Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros...
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UNIVERSIDADE DA BEIRA INTERIOR
Ciecircncias
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros
Sanitaacuterios
Patriacutecia Sofia Spranger Luz
Dissertaccedilatildeo para obtenccedilatildeo do Grau de Mestre em
Quiacutemica Industrial
(2ordm ciclo de estudos)
Orientador Prof Doutora Ana Carreira Lopes
Covilhatilde Junho de 2012
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Agradecimentos
Agradeccedilo em primeiro lugar agrave Resiestrela e agrave Universidade da Beira Interior por terem
respetivamente cedido as amostras com que foi realizado o trabalho e facultado as condiccedilotildees
fiacutesicas para a sua realizaccedilatildeo Tambeacutem agrave Fundaccedilatildeo para a Ciecircncia e a Tecnologia FCT quero
deixar o meu agradecimento pelo financiamento deste trabalho inserido no
Projecto_PTDC_AAC-AMB_103112_2008 intitulado ldquoDegradaccedilatildeo eletroquiacutemica de lixiviados de
aterros sanitaacuteriosrdquo
Agrave minha orientadora Professora Doutora Ana Carreira Lopes por todos os conhecimentos
transmitidos apoio disponibilidade atenccedilatildeo e conselhos
Quero agradecer tambeacutem agrave Professora Doutora Maria Joseacute Pacheco pela disponibilidade
conhecimentos transmitidos e as risadas partilhadas Agradeccedilo tambeacutem a Professora Doutora
Maria de Lurdes Ciriacuteaco pela disponibilidade colaboraccedilatildeo e conhecimentos transmitidos
Aos meus avoacutes pelo carinho e por permitirem a realizaccedilatildeo desta etapa Sem eles natildeo seria
possiacutevel Agrave minha Matildee Nando e aos meus irmatildeos pelo carinho paciecircncia e forccedila que sempre
me deram
Ao meu amigo e companheiro Francisco Marques que apesar de tudo contribuiu para que
alcanccedilasse esta etapa Pela sua amizade e honestidade que contribui para eu ser a pessoa que
sou
Agraves minhas amigas Telma e Andreia que apesar da distacircncia estatildeo sempre presentes Agrave Edite
pela amizade companheirismo e risadas partilhadas no laboratoacuterio Ao Siacutelvio pela amizade e
apoio que estiveram presentes ao longo deste ano
Agrave Annabel pela convivecircncia e pelos sorrisos partilhados E principalmente pela ajuda e
conhecimentos transmitidos que contribuiacuteram para a conclusatildeo deste trabalho
Agrave Debora pela sua colaboraccedilatildeo e experiecircncia transmitida que permitiram a minha integraccedilatildeo
neste trabalho
Aos professores da UBI e ao Departamento de Quiacutemica que me acompanharam e tornaram
possiacutevel a realizaccedilatildeo deste sonho
Por uacuteltimo quero agradecer a todas a pessoas que direta ou indiretamente contribuiacuteram para
a conclusatildeo desta etapa
A todos
Muito Obrigada
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Resumo
Neste trabalho estudou-se a aplicaccedilatildeo de teacutecnicas eletroquiacutemicas de eletrocoagulaccedilatildeo para a
remoccedilatildeo de carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterios As amostras de lixiviado usadas
foram recolhidas em fevereiro na Estaccedilatildeo de Tratamento de Aacuteguas Lixiviantes da Resiestrela
na Capinha Fundatildeo agrave entrada do sistema bioloacutegico Usaram-se acircnodos consumiacuteveis de ferro e
a intensidade de corrente aplicada foi de 25 A O volume usado em cada ensaio foi de 05 L e
foram testadas diferentes condiccedilotildees experimentais nomeadamente o pH inicial do lixiviado
a existecircncia de agitaccedilatildeo durante os ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo e o efeito da diluiccedilatildeo da
amostra inicial de lixiviado Os paracircmetros de controlo usados para seguir a evoluccedilatildeo dos
ensaios foram a carecircncia quiacutemica de oxigeacutenio (CQO) o carbono orgacircnico filtrado (COf) o
azoto total a condutividade e o pH
Os resultados obtidos permitiram concluir que ao fim de duas horas a eficiecircncia da
eletrocoagulaccedilatildeo comeccedila a diminuir comeccedilando a remoccedilatildeo da CQO a apresentar diminuiccedilatildeo
na taxa de remoccedilatildeo Os melhores resultados para a remoccedilatildeo absoluta da carga orgacircnica foram
obtidos nos ensaios realizados a pH inicial de 6 logo seguidos pelos ensaios realizados a pH
natural Foram tambeacutem os ensaios realizados a pH inicial 6 em particular durante a primeira
hora de ensaio que apresentaram uma maior remoccedilatildeo especiacutefica da CQO quer por massa de
Fe consumido quer por energia eleacutetrica gasta Contudo os ensaios realizados a pH natural
apresentaram tambeacutem resultados muito promissores tendo a vantagem de natildeo necessitarem
da correccedilatildeo inicial do pH
Palavras ndash Chave Aterros Sanitaacuterios Lixiviados Eletrocoagulaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Abstract
In this work the application of electrocoagulation techniques for the removal of organic load
from sanitary landfill leachates was studied The leachate samples used were collected in
February at the entrance of the biological treatment in the Leachate Treatment Plant of
Resiestrela in Capinha Fundatildeo Iron consumable anodes were used in the electrocoagulation
assays and the intensity of the applied current was 25 A The volume used in each assay was
05 L and different experimental conditions were tested namely different initial pH of the
leachate existence of stirring during the tests and effect of leachate samples dilution The
control parameters used to monitor the progress of the tests were chemical oxygen demand
(COD) filtered organic carbon (COf) total nitrogen conductivity and pH
The results showed that after two hours of electrocoagulation efficiency decreases with the
consequent decrease in the COD removal rate The best results for the complete removal of
the organic load were obtained in tests carried out at an initial pH of 6 immediately followed
by tests at natural pH Tests run at an initial pH of 6 have also shown particularly during the
first hour higher specific removal of COD per mass of Fe and per electrical energy
consumed However tests conducted at natural pH also showed promising results with the
advantage of not requiring initial pH adjustment
Key words Sanitary Landfill Leachates Electrocoagulation
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Lista de siacutembolos e abreviaturas
CBO Carecircncia Bioquiacutemica de Oxigeacutenio
COf Carbono Orgacircnico Filtrado
CQ Coagulaccedilatildeo Quiacutemica
CQO Carecircncia Quiacutemica de Oxigeacutenio
DP Desvio Padratildeo
EC Eletrocoagulaccedilatildeo
Esp Consumo de Energia Especiacutefico
ETAL Estaccedilatildeo de Tratamento de Aacuteguas Lixiviantes
ETRS Estaccedilatildeo de Tratamento de Resiacuteduos Soacutelidos
F Constante de Faraday
I Intensidade de Corrente
NT Azoto Total
NTK Azoto Total de Kjeldahl
OI Osmose inversa
POA Processos oxidativos avanccedilados
RSU Resiacuteduos soacutelidos urbanos
SBR Reatores Descontiacutenuos Sequenciais
SBRA Reatores descontiacutenuos sequenciais anaeroacutebios
SD Soacutelidos dissolvidos
SS Soacutelidos suspensos
ST Soacutelidos totais
Θ Tempo
TOC Carbono Orgacircnico Total
U Diferenccedila de Potencial
UF Ultrafiltraccedilatildeo
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Iacutendice
Capiacutetulo 1 ndash Introduccedilatildeo e Objetivos 1
Capiacutetulo 2 ndash Fundamentos Teoacutericos 2
21 Resiacuteduos Soacutelidos Urbanos 2
22 Aterros Sanitaacuterios 4
23 Lixiviados de aterros sanitaacuterios 6
24 Tratamento de Lixiviados 7
241 Transferecircncia de Lixiviados 8
242 Tratamento Bioloacutegico 8
243 Tratamentos Fiacutesico-Quiacutemicos 10
244 Tratamento por Membranas 12
245 Tratamentos Eletroquiacutemicos 14
Capiacutetulo 3 ndash Materiais e Meacutetodos 21
31 ndash Reagentes 21
32 ndash Paracircmetros de Controlo 22
33 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo 23
Capiacutetulo 4 ndash Resultados e Discussatildeo 25
41 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo 26
411 ndash Amostras sem diluiccedilatildeo 26
4111 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo da CQO 26
4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade e pH 33
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo 35
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados 37
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia eleacutetrica 40
Bibliografia 45
Anexos 48
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Capiacutetulo 1 ndash Introduccedilatildeo e Objetivos
O tratamento de resiacuteduos soacutelidos urbanos tornou-se problema seacuterio devido ao aumento da
populaccedilatildeo mundial e a alteraccedilotildees nos haacutebitos de consumo O aterro sanitaacuterio eacute um dos
meacutetodos mais usados em todo o mundo para a gestatildeo dos resiacuteduos soacutelidos urbanos Durante ou
apoacutes a operaccedilatildeo do aterro sanitaacuterio satildeo produzidos lixiviados devido agrave humidade dos resiacuteduos
no local a reaccedilotildees quiacutemicas e fiacutesicas de eliminaccedilatildeo de resiacuteduos agrave percolaccedilatildeo da aacutegua das
chuvas e ao aumento do niacutevel da aacutegua subterracircnea (Veli et al 2008) A necessidade de tratar
estes lixiviados eacute premente uma vez que os lixiviados possuem quantidades de compostos
orgacircnicos e refrataacuterios elevadas Este facto conduz a uma baixa biodegrabilidade e
consequentemente agrave fraca eficaacutecia do tratamento bioloacutegico no tratamento destes lixiviados
nas Estaccedilotildees de Tratamento de Aacuteguas Lixiviantes (ETAL) Desta forma a necessidade de
implementar preacute-tratamentos eou poacutes-tratamentos que complementem os tratamentos
bioloacutegicos tornou-se cada vez mais importante
O objetivo deste trabalho consistiu em estudar a aplicaccedilatildeo da eletrocoagulaccedilatildeo para a
reduccedilatildeo da carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterios Para atingir este objetivo foram
colhidas amostras nos lixiviados do aterro sanitaacuterio da Resiestrela na Capinha Concelho do
Fundatildeo que foram submetidas ao processo eletroquiacutemico de eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro tendo-se testado diferentes condiccedilotildees experimentais
O trabalho realizado aqui descrito encontra-se organizado em quatro partes distintas O
Capiacutetulo 2 onde depois de uma breve descriccedilatildeo da complexidade dos lixiviados se apresenta
o estado da arte dos principais processos usados no tratamento dos lixiviados de aterros
sanitaacuterios dando-se especial ecircnfase agraves teacutecnicas eletroquiacutemicas e em particular aos
processos de eletrocoagulaccedilatildeoeletrofloculaccedilatildeo
No Capiacutetulo 3 listam-se os reagentes e descrevem-se as principais teacutecnicas de anaacutelise usadas
para o controlo dos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo embora a descriccedilatildeo detalhada das teacutecnicas
esteja nos Anexos Neste capiacutetulo apresentam-se tambeacutem descriccedilotildees dos ensaios de
eletrocoagulaccedilatildeo e das diferentes condiccedilotildees experimentais testadas
No Capiacutetulo 4 apresentam-se os resultados experimentais para os ensaios realizados que satildeo
tambeacutem aqui comentados tirando-se algumas conclusotildees Contudo as principais conclusotildees
estatildeo no Capiacutetulo 5 onde tambeacutem se indicam algumas previsotildees para trabalho futuro
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Capiacutetulo 2 ndash Fundamentos Teoacutericos
Agrave medida que se verifica o desenvolvimento das sociedades e consequentemente a melhoria
da qualidade de vida dos habitantes acumulam-se enormes quantidades de resiacuteduos
principalmente nos grandes centros urbanos Desta forma torna-se necessaacuterio criar poliacuteticas
de gestatildeo de resiacuteduos soacutelidos traccedilando alternativas de eliminaccedilatildeo ou ateacute mesmo de
reutilizaccedilatildeo destes resiacuteduos soacutelidos Neste capiacutetulo seratildeo introduzidos alguns conceitos
relacionados com os resiacuteduos soacutelidos urbanos nomeadamente sobre os aterros sanitaacuterios e os
principais processos para tratar os lixiviados formados nesses aterros
21 Resiacuteduos Soacutelidos Urbanos
Na legislaccedilatildeo portuguesa as poliacuteticas de gestatildeo dos resiacuteduos soacutelidos contendo alternativas de
eliminaccedilatildeo ou ateacute mesmo de reutilizaccedilatildeo destes resiacuteduos soacutelidos em Portugal estatildeo contidas
no Decreto-Lei nordm 1782006 de 5 de Setembro Por reutilizaccedilatildeo entende-se a reintroduccedilatildeo
sem alteraccedilotildees significativas de substacircncias objetos ou produtos nos circuitos de produccedilatildeo
ou de consumo de forma a evitar a produccedilatildeo de resiacuteduos
O Decreto-Lei nordm 1832009 de 10 de Agosto estabelece o regime juriacutedico da disposiccedilatildeo de
resiacuteduos em aterro os requisitos gerais a observar na conceccedilatildeo construccedilatildeo exploraccedilatildeo
encerramento e poacutes-encerramento de aterros incluindo caracteriacutesticas teacutecnicas especiacuteficas
para cada classe de aterros Descrevem-se em seguida as principais caracteriacutesticas das
diferentes classes de resiacuteduos de acordo com o referido Decreto-Lei
Resiacuteduo hospitalar ndash resiacuteduo resultante de atividades meacutedicas desenvolvidas em unidades de
prestaccedilatildeo de cuidados de sauacutede em atividades de prevenccedilatildeo diagnoacutestico tratamento
reabilitaccedilatildeo e investigaccedilatildeo relacionada com seres humanos ou animais em farmaacutecias em
atividades meacutedico-legais de ensino e em quaisquer outras que envolvam procedimentos
invasivos tais como acupunctura piercings e tatuagens
Resiacuteduo industrial ndash resiacuteduo gerado em processos produtivos industriais bem como o que
resulte das atividades de produccedilatildeo e distribuiccedilatildeo de eletricidade gaacutes e aacutegua
Resiacuteduo inerte ndash resiacuteduo que natildeo sofre transformaccedilotildees fiacutesicas quiacutemicas ou bioloacutegicas
importantes e em consequecircncia natildeo pode ser soluacutevel nem inflamaacutevel nem ter qualquer
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outro tipo de reaccedilatildeo fiacutesica ou quiacutemica e natildeo pode ser biodegradaacutevel nem afetar
negativamente outras substacircncias com as quais entre em contacto de forma susceptiacutevel de
aumentar a poluiccedilatildeo do ambiente ou prejudicar a sauacutede humana e cujos lixiviabilidade total
conteuacutedo poluente e ecotoxicidade do lixiviado satildeo insignificantes e em especial natildeo potildeem
em perigo a qualidade das aacuteguas superficiais e ou subterracircneas
Resiacuteduo perigoso ndash resiacuteduo que apresente pelo menos uma caracteriacutestica de perigosidade
para a sauacutede ou para o ambiente nomeadamente os identificados como tal na Lista Europeia
de Resiacuteduos
Resiacuteduo urbano ndash resiacuteduo proveniente de habitaccedilotildees bem como outro resiacuteduo que pela sua
natureza ou composiccedilatildeo seja semelhante ao resiacuteduo proveniente de habitaccedilotildees
Os resiacuteduos soacutelidos urbanos (RSU) vulgarmente designados por lixo constituem um dos
problemas das sociedades modernas Para aleacutem da degradaccedilatildeo da paisagem a deposiccedilatildeo
inadequada dos resiacuteduos soacutelidos apresenta vaacuterios aspetos negativos de que se destacam
- poluiccedilatildeo dos terrenos e recursos aquiacuteferos subterracircneos por lixiviaccedilatildeo de substacircncias toacutexicas
presentes nos resiacuteduos em particular as que natildeo sofrem biodegradaccedilatildeo e que se podem
acumular nas cadeias alimentares
- dispersatildeo do ldquolixordquo devido a condiccedilotildees meteoroloacutegicas
- libertaccedilatildeo de metano proveniente da biodegradaccedilatildeo que pode contribuir para o efeito de
estufa eou dar origem a explosotildees e incecircndios
- incineraccedilatildeo fortuita na lixeira que pode levar agrave libertaccedilatildeo de gases toacutexicos para a
atmosfera
Na Figura 1 apresenta-se um esquema de tratamento de resiacuteduos soacutelidos numa Estaccedilatildeo de
Tratamento de Resiacuteduos Soacutelidos (ETRS) que mostra o destino final apoacutes vaacuterias operaccedilotildees de
tratamento dos resiacuteduos
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Figura 1 - Esquema de tratamento de resiacuteduos soacutelidos numa ETRS1
22 Aterros Sanitaacuterios
O crescimento da populaccedilatildeo e o aumento de materiais de consumo tecircm originado quantidades
cada vez maiores de resiacuteduos soacutelidos urbanos Assim a deposiccedilatildeo em aterro sanitaacuterio torna-se
importante para lidar com os resiacuteduos soacutelidos gerados (Bashir et al 2009)
Segundo o Decreto-Lei nordm 1832009 de 10 de Agosto entende-se por aterro a instalaccedilatildeo de
eliminaccedilatildeo de resiacuteduos atraveacutes da sua deposiccedilatildeo acima ou abaixo da superfiacutecie natural
incluindo
i) As instalaccedilotildees de eliminaccedilatildeo internas considerando-se como tal os aterros onde o
produtor de resiacuteduos efetua a sua proacutepria eliminaccedilatildeo de resiacuteduos no local de produccedilatildeo
ii) Uma instalaccedilatildeo permanente considerando-se como tal a que tiver uma vida uacutetil
superior a um ano usada para armazenagem temporaacuteria
A disposiccedilatildeo final de resiacuteduos soacutelidos urbanos e industriais em aterro sanitaacuterio continua a ser
um meacutetodo amplamente aceite e utilizado principalmente devido agraves suas vantagens
econoacutemicas (Renou et al 2008 Pi et al 2009 Guo et al 2010 Panizza et al 2010
Orkun and Kuleyin 2010 Li et al 2011) Estudos comparativos entre os diversos meios
possiacuteveis de eliminaccedilatildeo dos resiacuteduos soacutelidos urbanos (aterros incineraccedilatildeo compostagem etc)
tecircm mostrado que o processo mais barato em termos de exploraccedilatildeo e de custos de capital eacute
1 httpwwwliporptuploadLiporficheirosPlano20EstratC3A9gico_2007_20016pdf (acedido em 19-6-2012)
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a deposiccedilatildeo em aterro (Renou et al 2008 Panizza et al 2010) Aleacutem disso o aterro
minimiza inconvenientes ambientais e permite decompor os resiacuteduos sob condiccedilotildees
controladas ateacute agrave sua eventual transformaccedilatildeo em materiais relativamente inertes eou
material estabilizados (Renou et al 2008)
Figura 2 ndash Corte esquemaacutetico de um aterro sanitaacuterio2
Apoacutes a deposiccedilatildeo em aterro os resiacuteduos soacutelidos sofrem alteraccedilotildees bioloacutegicas e fisico-
quiacutemicas Consequentemente a degradaccedilatildeo da fraccedilatildeo orgacircnica dos resiacuteduos em combinaccedilatildeo
com a aacutegua da chuva por percolaccedilatildeo leva agrave formaccedilatildeo de um liacutequido altamente contaminado
chamado ldquolixiviadordquo (Guo et al 2010) cuja infiltraccedilatildeo pode levar agrave contaminaccedilatildeo dos solos
e eventualmente agrave das aacuteguas subterracircneas (Veli et al 2008)
2 httpwwwreciclotecaorgbrDefaultaspID=7ampEditoria=2ampSubEditoria=3ampVer=1 (acedido em 19-6-2012)
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23 Lixiviados de aterros sanitaacuterios
Os lixiviados de aterros sanitaacuterios satildeo definidos como efluentes aquosos gerados como
consequecircncia da percolaccedilatildeo da chuva atraveacutes dos resiacuteduos soacutelidos Contecircm um grande nuacutemero
de compostos alguns dos quais podem causar problemas na sauacutede humana e na natureza
quando libertados no ambiente natural nomeadamente poluentes orgacircnicos azoto
amoniacal sais inorgacircnicos metais pesados e compostos xenobioacuteticos (Renou et al 2008
Bashir et al 2009 Panizza et al 2010 Aziz et al 2010) A sua composiccedilatildeo quiacutemica pode
ser afetada por vaacuterios fatores como a idade do aterro a precipitaccedilatildeo sazonal e a origem dos
resiacuteduos (Panizza et al 2010) Assim a composiccedilatildeo do lixiviado e a concentraccedilatildeo de
contaminantes depende da composiccedilatildeo dos resiacuteduos soacutelidos depositados no aterro e da sua
idade Geralmente os aterros satildeo classificados como ldquojovemrdquo para menos de 5 anos ldquomeia
idaderdquo para 5-10 anos ldquovelhordquo para mais 10 anos (Veli et al 2008 Panizza et al 2010) Em
geral os lixiviados dos aterros ldquojovensrdquo possuem cargas poluentes muito mais elevadas do
que os ldquovelhosrdquo (Bashir et al 2010) embora estes uacuteltimos tenham uma biodegrabilidade
inferior (Zhao et al 2010a)
As caracteriacutesticas de um lixiviado podem ser representadas por paracircmetros baacutesicos
nomeadamente carecircncia quiacutemica de oxigeacutenio (CQO) carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio (CBO)
BODCQO pH soacutelidos suspensos (SS) azoto de Kjeldahl (NTK) azoto amoniacal e metais
pesados (Renou et al 2008) Na tabela 1 apresentam-se as caracteriacutesticas tiacutepicas de
lixiviados jovens e velhos
Face agraves composiccedilotildees apresentadas por estes dois tipos de lixiviados eacute crucial o seu
tratamento uma vez que lixiviados natildeo tratados podem permear os solos poluindo-os
misturar-se com aacuteguas subterracircneas e superficiais tornando-as inadequadas para fins
humanos ou mesmo desaconselhando a sua utilizaccedilatildeo para qualquer outro fim (Zhao et al
2010b)
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Tabela 1 ndash Caracteriacutesticas tiacutepicas de lixiviado (Deng and Englehardt 2007)
Lixiviado
Jovem (lt 1-2 anos) Velho (gt 5-10 anos)
pH 6 66 ndash 75
CQO (mgL) 3000 - 60000 100 ndash 500
CBO5CQO 06 ndash 10 0 ndash 03
COT (mgL) 1500 - 20000 80 ndash 160
TSS (mgL) 200 ndash 2000 100 - 400
N-NH3 (mgL) 10 - 800 20 ndash 40
N-Orgacircnico (mgL) 10 ndash 800 80 - 120
Ca2+ (mgL) 200 - 3000 100 ndash 400
Mg2+ (mgL) 50 ndash 15000 50 - 200
SO42- (mgL) 50 - 1000 20 ndash 50
Cl- (mgL) 200 - 3000 100 - 400
24 Tratamento de Lixiviados
Os meacutetodos existentes para o tratamento de lixiviados de aterros sanitaacuterios podem ser
classificados como quiacutemicos fiacutesicos ou bioloacutegicos Os meacutetodos fiacutesicos mais utilizados satildeo o
arejamente e a filtraccedilatildeo por membranas A coagulaccedilatildeo-floculaccedilatildeo a precipitaccedilatildeo quiacutemica e
os meacutetodos de oxidaccedilatildeo quiacutemica ou eletroquiacutemica encontram-se entre os meacutetodos quiacutemicos
mais usados (Guo et al 2010) Descrevem-se em seguida alguns dos meacutetodos disponiacuteveis
para o tratamento deste tipo de lixiviados
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241 Transferecircncia de Lixiviados
A transferecircncia de lixiviados para sistemas de tratamento de esgoto domeacutestico e a reciclagem
do lixiviado ao aterro satildeo dois sistemas usados para a resoluccedilatildeo do problema colocado pela
existecircncia das aacuteguas lixiviantes
Tratamento combinado com esgoto domeacutestico
Haacute alguns anos este tratamento era comum no tratamento de lixiviado devido agrave sua
manutenccedilatildeo faacutecil e ao reduzido custo de operaccedilatildeo Poreacutem esta opccedilatildeo tem sido posta em
causa devido agrave presenccedila de compostos orgacircnicos inibitoacuterios com baixa biodegrabilidade e agrave
presenccedila de metais pesados no lixiviado o que reduz a eficiecircncia do tratamento e conduz a
um aumento da concentraccedilatildeo destes constituintes no efluente Um argumento a favor deste
tratamento alternativo eacute o facto de natildeo ser necessaacuterio adicionar foacutesforo e azoto uma vez
que o primeiro se encontra no esgoto domeacutestico e o segundo no lixiviado (Renou et al 2008)
Reciclagem
A reciclagem do lixiviado tem sido utilizada nos uacuteltimos dez anos visto ser uma das opccedilotildees
disponiacuteveis menos cara Um dos benefiacutecios desta teacutecnica eacute o facto do aumento de
recirculaccedilatildeo de lixiviado aumentar o teor de humidade num sistema de reator controlado e
promover a distribuiccedilatildeo de nutrientes e enzimas Desta forma natildeo soacute aumenta a qualidade do
lixiviado como tambeacutem diminui o tempo necessaacuterio agrave estabilizaccedilatildeo de vaacuterias deacutecadas para 2 a
3 anos (Renou et al 2008)
242 Tratamento Bioloacutegico
Devido agrave sua fiabilidade simplicidade e razatildeo custo-eficiecircncia elevada o tratamento
bioloacutegico eacute o mais comum no tratamento da maior parte dos lixiviados contendo altas
concentraccedilotildees de BOD A biodegradaccedilatildeo eacute realizada por microrganismos que podem degradar
os compostos orgacircnicos obtendo-se dioacutexido de carbono em condiccedilotildees aeroacutebias e biogaacutes (uma
mistura que conteacutem essencialmente CO2 e CH4) em condiccedilotildees anaeroacutebias (Renou et al
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2008) No entanto este meacutetodo pode ser aplicado apenas no tratamento de lixiviados jovens
uma vez que aiacute a concentraccedilatildeo de metais pesados eacute baixa a reduzida biodegrabilidade dos
outros tipos de lixiviados impede que este processo seja efetivo (Zhao et al 2010a)
Tratamento Aeroacutebio
O tratamento aeroacutebio deve permitir uma reduccedilatildeo parcial de poluentes orgacircnicos
biodegradaacuteveis e tambeacutem deve conduzir agrave nitrificaccedilatildeo do azoto amoniacal Os processos
bioloacutegicos aeroacutebios baseados no crescimento de biomassa suspensa tais como lagoas
arejadas lamas ativadas e reatores descontiacutenuos sequenciais (SBR) tecircm sido amplamente
estudados e aplicados (Renou et al 2008)
As lagoas arejadas satildeo geralmente vistas como um meacutetodo eficaz para a remoccedilatildeo de agentes
patogeacutenicos compostos orgacircnicos e inorgacircnicos e de custos de operaccedilatildeo e manutenccedilatildeo
reduzidos Estes atributos fazem delas escolhas populares para o tratamento de aacuteguas
residuais (Renou et al 2008)
O processo de lamas ativadas eacute muito aplicado como tratamento de aacuteguas residuais e como
co-tratamento de lixiviados e esgoto No entanto nas ultimas deacutecadas este meacutetodo mostrou
ser insuficiente para lidar com lixiviados de aterros sanitaacuterios apesar de poder ser eficiente
na remoccedilatildeo de carbono orgacircnico nutrientes e teor de azoto apresenta demasiadas
desvantagens tais como (Renou et al 2008)
sedimentaccedilatildeo inadequada e necessidade de mais arejamento
alto custo energeacutetico e produccedilatildeo de lamas
inibiccedilatildeo microbiana devido agrave elevada concentraccedilatildeo de azoto amoniacal
O sistema SBR eacute adequado para os processos nitrificaccedilatildeo e desnitrificaccedilatildeo uma vez que
fornece um regime de exploraccedilatildeo compatiacutevel com a oxidaccedilatildeo do carbono orgacircnico e a
nitrificaccedilatildeo A grande flexibilidade deste processo eacute particularmente importante quando se
considera o tratamento de lixiviados com um elevado grau de variabilidade em termos de
qualidade e quantidade (Renou et al 2008)
Tratametno Anaeroacutebio
O tratamento anaeroacutebio eacute adequado para tratar efluentes de elevada carga orgacircnica tais
como lixiviados de aterros jovens Contrariamente aos processos aeroacutebios a digestatildeo
anaeroacutebia conserva energia e produz muito poucos soacutelidos embora as velocidades de reaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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sejam baixas Aleacutem disso eacute possiacutevel utilizar o metano produzido para aquecer o digestor que
trabalha geralmente a 35 ordmC (Wiszniowski et al 2006 Renou et al 2008) Podem ser
utilizados diferentes reatores tais como filtros anaeroacutebios reactores descontiacutenuos
sequenciais anaeroacutebios (SBRA) (Wiszniowski et al 2006)
As principais vantagens deste processo satildeo (Wiszniowski et al 2006)
a elevada eficiecircncia na remoccedilatildeo de substrato (gt 90 de BOD)
ser necessaacuterio um teor reduzido de foacutesforo como nutriente para o crescimento das
bacteacuterias anaeroacutebias
uma produccedilatildeo reduzida de lamas
um baixo consumo energeacutetico
a produccedilatildeo de biogaacutes que pode ser reaproveitada
As principais desvantagens residem (Wiszniowski et al 2006)
nos metais pesados podem dificultar a digestatildeo
na toxicidade do amoniacuteaco e na dificuldade em eliminaacute-lo
no facto de ser sensiacutevel a alteraccedilotildees de pH e de temperatura
243 Tratamentos Fiacutesico-Quiacutemicos
Coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
A coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo tem sido utilizada para remoccedilatildeo de CQO cor turbidez e SS (Bashir
et al 2009) Pode ser utilizada com sucesso no tratamento de lixiviados de aterros velhos Eacute
muito usada como um preacute-tratamento para a osmose inversa ou o tratamento bioloacutegico ou
como um passo de tratamento de polimento final a fim de remover mateacuteria orgacircnica natildeo
biodegradaacutevel O sulfato de alumiacutenio o sulfato ferroso e o sulfato-cloro feacuterrico tem sido os
coagulantes mais usados embora possam ser usados poliacutemeros sinteacuteticos e biofloculantes
Existem trabalhos publicados da accedilatildeo de biofloculantes em comparaccedilatildeo com os coagulantes
inorgacircnicos tradicionais para a diminuiccedilatildeo de aacutecidos huacutemicos (Renou et al 2008)
Vaacuterios estudos tecircm sido relatados na anaacutelise de coagulaccedilatildeo-floculaccedilatildeo para o tratamento de
lixiviados visando a otimizaccedilatildeo do processo ou seja a seleccedilatildeo do coagulante mais
apropriado a identificaccedilatildeo das melhores condiccedilotildees experimentais e a avaliaccedilatildeo do pH oacutetimo
Poreacutem este tratamento apresenta desvantagens como a produccedilatildeo de lamas consistentes e o
aumento da concentraccedilatildeo de alumiacutenio ou ferro na fase liacutequida (Renou et al 2008)
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Precipitaccedilatildeo Quiacutemica
A precipitaccedilatildeo quiacutemica tem sido muito utilizada como preacute-tratamento com o objetivo de
remover o azoto amoniacal Alguns estudos confirmaram que o desempenho do processo de
lamas ativadas poderia ser significativamente afetado por uma elevada concentraccedilatildeo de
azoto amoniacal pois a remoccedilatildeo de CQO diminui de 95 para 79 quando a concentraccedilatildeo de
azoto amoniacal no efluente aumenta de 50 para 800 mg L-1 (Renou et al 2008) Nestes
casos a precipitaccedilatildeo quiacutemica pode ser usada para aumentar o rendimento dos processos
bioloacutegicos
Adsorccedilatildeo
A adsorccedilatildeo de poluentes em carbono ativado em colunas ou na forma de poacute proporciona
uma melhor reduccedilatildeo dos niacuteveis de CQO bastante melhor que a resultante do uso de meacutetodos
quiacutemicos qualquer que seja a concentraccedilatildeo da mateacuteria orgacircnica A principal desvantagem
deste meacutetodo eacute a necessidade de regeneraccedilatildeo frequente das colunas ou em alternativa um
consumo elevado de carvatildeo ativado em poacute
A adsorccedilatildeo por carvatildeo ativado tem sido utilizado juntamente como o tratamento bioloacutegico
para o tratamento eficaz de lixiviado de aterro Os compostos natildeo biodegradaacuteveis a CQO
inerte e a cor podem ser reduzidas por este processo a niacuteveis aceitaacuteveis para lixiviados
tratados biologicamente (Renou et al 2008)
Air stripping
O esgotamento de soluccedilotildees eacute o meacutetodo mais comum para eliminar elevadas concentraccedilotildees de
azoto amoniacal no tratamento de aacuteguas residuais Por norma encontram-se niacuteveis elevados
de azoto amoniacal nos lixiviados e este meacutetodo pode ser bem sucedido para a eliminaccedilatildeo
deste poluente Para que este meacutetodo seja eficiente eacute necessaacuterio usar valores de pH elevados
e tratar o gaacutes libertado com H2SO4 ou HCl No entanto este meacutetodo apresenta alguns
inconvenientes nomeadamente o NH3 que eacute libertado para a atmosfera podendo causar um
grave problema de poluiccedilatildeo se o amoniacuteaco natildeo for bem absorvido nas soluccedilotildees de H2SO4 ou
HCl Outros problemas na torre de extraccedilatildeo satildeo causados pelo carbonato de caacutelcio utilizado
no ajuste do pH e a formaccedilatildeo de espumas o que impotildee a utilizaccedilatildeo de torres de extraccedilatildeo
grande (Renou et al 2008)
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Oxidaccedilatildeo Quiacutemica
A oxidaccedilatildeo quiacutemica eacute um meacutetodo que pode ser usado para o tratamento de efluentes
contendo compostos refrataacuterios como os lixiviados Recentemente tem-se verificado um
interesse crescente em processos apelidados de processos oxidativos avanccedilados (POA) (Renou
et al 2008) A maioria deles com excepccedilatildeo da ozonizaccedilatildeo simples que utiliza apenas O3 usa
uma combinaccedilatildeo de oxidantes fortes tais como O3 e H2O2 irradiaccedilatildeo ultravioleta ultrasons
ou feixe de eletrotildees e catalisadores (iotildees metaacutelicos de transiccedilatildeo ou fotocalisadores) tais
como iotildees de ferro (oxidaccedilatildeo de Fenton) e TiO2 (Renou et al 2008 Vilar et al 2011 Cortez
et al 2011) No entanto verificam-se alguns inconvenientes na aplicaccedilatildeo de POAs dos quais
se destacam os consumos elevados de energia eleacutetrica e a necessidade de doses elevadas de
oxidante para ocorrer a mineralizaccedilatildeo completa dos poluentes tornando os processos
economicamente caros (Renou et al 2008 Wiszniowski et al 2006)
244 Tratamento por Membranas
A microfiltraccedilatildeo a nanofiltraccedilatildeo a ultrafiltraccedilatildeo e a osmose inversa satildeo os principais
processos de membrana aplicados no tratamento de lixiviado de aterros sanitaacuterios (Renou et
al 2008)
Microfiltraccedilatildeo
A microfiltraccedilatildeo eacute eficaz na remoccedilatildeo de coloides e de material em suspensatildeo Poreacutem natildeo
pode ser utilizado sozinho sendo usado como um preacute-tratamento de outro processo de
membranas como ultrafiltraccedilatildeo nanofiltraccedilatildeo e osmose inversa (Renou et al 2008)
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Nanofiltraccedilatildeo
A tecnologia de nanofiltraccedilatildeo tem uma abordagem versaacutetil para alcanccedilar vaacuterios objetivos da
qualidade da aacutegua tais como controle de contaminantes orgacircnicos inorgacircnicos e
microbianos As membranas de nanofiltraccedilatildeo estudadas normalmente satildeo feitas de filmes
polimeacutericos com um cut-off molecular entre 200 e 2000 Da A alta taxa de rejeiccedilatildeo de iotildees
sulfatos e de mateacuteria orgacircnica dissolvida juntamente com a baixa rejeiccedilatildeo de cloreto de
soacutedio reduz o volume do concentrado Poreacutem a aplicaccedilatildeo bem sucedida desta tecnologia
requer um controlo eficaz das incrustaccedilotildees da membrana Na realidade um grande gama de
constituintes podem contribuir para a formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees na membrana como
substacircncias orgacircnicas e inorgacircnicas dissolvidas partiacuteculas coloidais e suspensas (Renou et al
2008)
Ultrafiltraccedilatildeo
A ultrafiltraccedilatildeo (UF) eacute eficaz para eliminar macromoleacuteculas e pequenas partiacuteculas mas eacute
fortemente dependente do tipo de material que constitui a membrana A UF por ser utilizada
como ferramenta para fracionar mateacuteria orgacircnica e tambeacutem avaliar a massa molecular
predominante de poluentes orgacircnicos Por outro lado testes do permeado da membrana pode
fornecer informaccedilatildeo sobre a recalcitracircncia e a toxicidade das fraccedilotildees permeadas (Renou et
al 2008)
Osmose Inversa
A osmose inversa (OI) parece ser um dos meacutetodos mais promissores e eficiente entre os novos
processos de tratamento de lixiviados No passado vaacuterios estudos realizados tanto em
laboratoacuterio como agrave escala industrial demonstraram elevados desempenhos da OI na
separaccedilatildeo de poluentes de lixiviados No entanto dois problemas foram identificados como
grandes inconvenientes para aplicaccedilatildeo destes processos no tratamento de lixiviados que satildeo
a formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees na membrana (impondo a necessidade de um preacute-tratamento
extensivo ou a limpeza quiacutemica das membranas resultando numa vida curta das membranas e
diminuindo a produtividade do processo) e a geraccedilatildeo de grande volume de concentrado (que
tem de ser descarregado ou ainda tratado) (Renou et al 2008)
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245 Tratamentos Eletroquiacutemicos
Nos uacuteltimos anos meacutetodos eletroquiacutemicos foram aplicados no tratamento de mateacuteria orgacircnica
com elevada toxicidade e baixa degrabilidade bioloacutegica Meacutetodos tais como eletrocoagulaccedilatildeo
(EC) oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica e eletro-foto-oxidaccedilatildeo foram frequentemente utilizados no
tratamento de aacuteguas residuais origem tecircxtil e da industria do azeite No tratamento de
lixiviado estes meacutetodos tambeacutem se tornaram importantes Na maioria dos estudos
especialmente o meacutetodo de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica foi estudado com o objetivo de aumentar
a eficiecircncia do meacutetodo testando vaacuterios paracircmetros nomeadamente materiais do acircnodo que
tenham elevada atividade eletrocataliacutetica e elevado potencial de produccedilatildeo de oxigeacutenio ativo
(Atmaca 2009)
ElectrocuagulaccedilatildeoFlotaccedilatildeo
A eletrocoagulaccedilatildeo (EC) eacute uma teacutecnica eletroquiacutemica considerada bastante simples que
requer equipamento baacutesico e que pode reduzir consideravelmente a carga orgacircnica (Ilhan et
al 2008) A EC envolve a produccedilatildeo de coagulantes in situ por aplicaccedilatildeo de uma diferenccedila de
potencial entre os eleacutetrodos atraveacutes de uma fonte de corrente externa levando agrave oxidaccedilatildeo do
acircnodo (Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009) A quantidade de metal dissolvido ou depositado
depende da quantidade de eletricidade que passa atraveacutes da soluccedilatildeo (Liu et al 2010) A
reaccedilatildeo que descreve a oxidaccedilatildeo do metal M de que eacute formado o acircnodo eacute a seguinte
No acircnodo
(1)
No caacutetodo em meio aacutecido pode dar-se a reaccedilatildeo de formaccedilatildeo do H2 por reduccedilatildeo dos prototildees
(reaccedilatildeo 2) ou em meio alcalino por reduccedilatildeo da H2O (reaccedilatildeo 3) Em ambos os casos o pH
aumenta durante a eletroacutelise e os iotildees Fe2+ reagem para formar hidroacutexidos metaacutelicos (reaccedilatildeo
4)
(2)
(3)
(4)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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O OH- produzido na reaccedilatildeo 4 causa um aumento do pH durante a eletroacutelise (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Os metais mais usados como acircnodos satildeo o Fe e o Al dando origem respectivamente aos iotildees
Fe2+ e Al3+ que se hidrolizam imediatamente a ferro polimeacuterico ou hidroacutexido de alumiacutenio na
presenccedila de O2 Estes hidroacutexidos polimeacutericos como Fe(H2O)63+ Fe(H2O)5(OH)2+
Fe(H2O)4(OH)2+ Fe2(H2O)8(OH)24+ e Fe2(H2O)6(OH)4
4+ ou Al(OH)2+ Al(OH)2+ Al2(OH)2
4+Al(OH)4minus
Al6(OH)153+ Al7(OH)17
4+ satildeo excelentes agentes coagulantes Os gases envolvidos no eleacutectrodo
podem colapsar e causar flotaccedilatildeo das partiacuteculas coaguladas (Mollah et al 2004 Liu et al
2010)
(5)
(6)
Quando se utilizam acircnodos de ferro Fe(OH)3 precipita a pH superior a 55 (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Os prototildees produzidos nas reaccedilotildees 5 e 6 podem ser diretamente reduzidos a H2 gasoso no
caacutetodo segundo a reaccedilatildeo 7 (Ilhan et al 2008 Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009)
(7)
Em meio aacutecido a pH inferior a 5 eacute dissolvida uma quantidade de acircnodo de ferro maior do
que a esperada pela lei de Faraday devido ao ataque quiacutemico de prototildees (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Principais fatores que influenciam a EC
Densidade de Corrente
A densidade de corrente aplicada eacute importante na EC uma vez que eacute o uacutenico paracircmetro
operacional que pode ser controlado diretamente Neste sistema a densidade de corrente
determina a quantidade de iotildees Al3+ ou Fe2+ que satildeo libertados dos respetivos eleacutetrodos (Chen
2004)
Temperatura
A temperatura tem influecircncia na EC Estudos efetuados sobre a oxidaccedilatildeodissoluccedilatildeo de
acircnodos de Al no intervalo de temperatura de 2 a 90 ordmC concluiacuteram que a eficiecircncia de
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corrente relativa ao acircnodo de Al aumenta rapidamente quando a temperatura da mistura
reacional varia de 2 a 30 ordmC O aumento da temperatura vai acelerar a velocidade de
destruiccedilatildeo da membrana de oacutexido aumentando a eficiecircncia de corrente Poreacutem quando a
temperatura sobe acima de 60 ordmC a eficiecircncia de corrente comeccedila a baixar Neste caso o
volume do coloacuteide Al(OH)3 diminui e os poros formados no acircnodo de Al fecham- se Estes
fatores devem ser responsaacuteveis pela diminuiccedilatildeo da eficiecircncia de corrente (Liu et al 2010
Chen 2004)
pH
O pH da soluccedilatildeo tem um papel importante nos processos de EC (Liu et al 2010) Os efeitos do
pH de misturas reacionais ou de aacuteguas residuais na EC refletem-se na eficiecircncia de corrente e
na solubilidade dos hidroacutexidos de metal formados
Geralmente a eficiecircncia de corrente dos processos de EC com alumiacutenio eacute mais elevada em
condiccedilotildees aacutecidas ou alcalinas do que em condiccedilotildees neutras O desempenho do tratamento
depende da natureza dos poluentes sendo a melhor remoccedilatildeo de poluente obtida a pH
proacuteximo de 7 O consumo de energia eacute no entanto maior a pH neutro devido agrave variaccedilatildeo da
condutividade Para condutividades elevadas o efeito de pH natildeo eacute significativo (Chen 2004)
Na gama de pH 4 ndash 9 formam-se Al(OH)2+ Al(OH)2+ Al2(OH)2
4+ Al(OH)3 e Al13(OH)327+ A
superfiacutecie destes compostos eacute carregada positivamente o que pode levar agrave neutralizaccedilatildeo
eletroquiacutemica por adsorccedilatildeo
A pH gt 10 forma-se maioritariamente Al(OH)4- e o efeito de coagulaccedilatildeo baixa rapidamente A
pH baixo Al3+ eacute o iatildeo maioritaacuterio e natildeo tem efeito coagulante
A evoluccedilatildeo de H2 no caacutetodo iraacute aumentar a concentraccedilatildeo de OH- Assim o pH na soluccedilatildeo
aquosa aumenta quando o pH da aacutegua original estaacute no intervalo 4 ndash 9 No entanto quando o
pH da aacutegua original eacute maior do que 9 o pH da aacutegua tratada iraacute diminuir (Liu et al 2010)
Materiais dos Eleacutetrodo
A Coagulaccedilatildeo Quiacutemica (CQ) e a EC baseiam-se no mesmo fenoacutemeno no qual as partiacuteculas
carregadas em suspensatildeo coloidal satildeo neutralizadas por colisatildeo muacutetua com iotildees de hidroacutexidos
metaacutelicos e aglomerados seguido de sedimentaccedilatildeo e flutuaccedilatildeo A diferenccedila entre EC e CQ eacute
principalmente a forma como o ferro ou alumiacutenio satildeo facultados agrave soluccedilatildeo A EC eacute um
processo que consiste em criar flocos de hidroacutexido metaacutelico por eletrodissoluccedilatildeo de acircnodos
soluacuteveis (Fe ou Al) enquanto que a CQ consiste em hidrolisar sais metaacutelicos de ferro ou
alumiacutenio sendo os sulfatos e os cloretos feacuterricos e de alumiacutenio os mais usados como
coagulantes no tratamento de aacutegua Algumas vantagens da EC relativamente CQ satildeo (Liu et
al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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1 Na coagulaccedilatildeo quiacutemica a hidroacutelise de sais metaacutelicos conduz a uma diminuiccedilatildeo do pH
sendo sempre necessaacuterio corrigir o pH do efluente A coagulaccedilatildeo quiacutemica eacute altamente
sensiacutevel agraves variaccedilotildees do pH e uma coagulaccedilatildeo eficaz eacute obtida a pH 6-7 Na
eletrocoagulaccedilatildeo o efeito da neutralizaccedilatildeo torna-se efetivo numa gama ampla de pH
entre 4 e 9
2 Os flocos formados pela EC apesar de similares aos da CQ tendem a ser maiores
contendo menos ligaccedilotildees com a aacutegua sendo resistentes ao aacutecido e muito mais
estaacuteveis A CQ eacute sempre seguida de uma sedimentaccedilatildeo e uma filtraccedilatildeo enquanto que
o processo de EC pode ser seguido pela sedimentaccedilatildeo ou flutuaccedilatildeo naturais As bolhas
de gaacutes produzidas durante a eletroacutelise podem levar os poluentes para a superfiacutecie da
soluccedilatildeo onde podem ser mais facilmente concentrados e removidos
3 As lamas formadas pela EC satildeo facilmente fixaacuteveis e faacuteceis de separar da aacutegua porque
satildeo compostas maioritariamente de oacutexidoshidroacutexidos metaacutelicos Apesar disto esta eacute
uma teacutecnica de baixa produccedilatildeo de lamas
4 O uso de produtos quiacutemicos eacute evitado no processo de EC Assim natildeo eacute preciso
neutralizar o excesso de quiacutemicos e eacute evitada uma poluiccedilatildeo secundaacuteria causada por
substacircncias quiacutemicas que satildeo adicionadas pois na EC apenas se verifica a
solubilizaccedilatildeo dos acircnodos
5 O processo de EC tem a vantagem de tratar o efluente com temperaturas baixas e
baixa turvaccedilatildeo Nestas condiccedilotildees a CQ tem dificuldade em encontrar um resultado
satisfatoacuterio
6 A EC requer equipamento simples e eacute faacutecil de operar
As principais desvantagens da EC satildeo (Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009)
Passivaccedilatildeo do acircnodo pela deposiccedilatildeo de lamas nos eleacutectrodos que pode inibir o
processo eletroliacutetico no modo de operaccedilatildeo contiacutenuo
Altas concentraccedilotildees de iotildees ferro e alumiacutenio no efluente que tecircm que ser removidas
posteriormente
Na Figura 3 apresenta-se um esquema do mecanismo reacional de eletrocoagulaccedilatildeo
eletrofloculaccedilatildeo
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Figura 3 - Esquema do processo de eletrocoagulaccedilatildeo (adaptado de Mollah et al 2004)
A eletrocoagulaccedilatildeo eacute eficiente na remoccedilatildeo de soacutelidos suspensos bem como oacuteleos e gorduras
Provou-se ser eficaz no tratamento de aacutegua potaacutevel para operaccedilotildees marinhas e mesmo para o
abastecimento de aacutegua para processos industriais (Chen 2004)
Oxidaccedilatildeo Eletroquiacutemica
A oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica tem sido amplamente investigada como um meio eficaz de controlo
de poluiccedilatildeo da aacutegua e no tratamento de aacuteguas residuais Uma vantagem importante da
oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute oxidar poluentes orgacircnicos em CO2 e aacutegua a fim de evitar um
problema de mudanccedila de uma fase para outra dos contaminantes Tambeacutem a operaccedilatildeo a
temperatura ambiente e pressatildeo atmosfeacuterica impede volatilizaccedilatildeo e a descarga dos resiacuteduos
que natildeo satildeo tratados e a reaccedilatildeo pode ser simplesmente terminada (Deng and Englehardt
2007) O processo de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute particularmente interessante uma vez que os
eletrotildees fornecidos permitem uma versaacutetil eficiente facilmente automatizaacutevel e limpa
tecnologia (Panizza et al 2010)
Nos uacuteltimos anos os processos oxidativos avanccedilados (POA) tecircm sido propostos como uma
alternativa eficiente e emergente para o tratamento de efluentes que contecircm poluentes
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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toacutexicos ou refrataacuterios Muitos processos tais como oxidaccedilatildeo de Fenton ozonizaccedilatildeo oxidaccedilatildeo
eletroquiacutemica e os seus processos combinados foram investigados (Zhou et al 2011)
Durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica os poluentes podem ser oxidados quer diretamente como
indiretamente (Deng and Englehardt 2007 Primo et al 2009 Zhang et al 2011) isto eacute no
acircnodo alguns compostos podem ser diretamente oxidados Aleacutem disso reaccedilotildees de oxidaccedilatildeo
podem ocorrer no seio da soluccedilatildeo atraveacutes de espeacutecies oxidantes geradas electroliticamente
Propotildee-se que a degradaccedilatildeo de amoniacuteaco ocorre principalmente devido ao processo de
oxidaccedilatildeo indirecta na presenccedila de iotildees cloreto No entanto a oxidaccedilatildeo de amoniacuteaco pode
levar a formaccedilatildeo de iotildees nitrato (Primo et al 2009)
A Figura 4 ilustra os diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo (Anglaba et al 2009)
Figura 4 - Diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica (a) oxidaccedilatildeo directa e (b) oxidaccedilatildeo indirecta (adaptado de Anglada et al 2009)
Na oxidaccedilatildeo direta os poluentes satildeo destruiacutedos diretamente na superfiacutecie do acircnodo e pode
tomar duas vias diferentes
Conversatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo apenas parcialmente oxidados (reaccedilatildeo
8) podendo ser necessaacuterio um tratamento subsequente
(8)
Combustatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo transformados em aacutegua dioacutexido de
carbono inorgacircnicos e outros componentes (reaccedilatildeo 9)
(9)
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Na oxidaccedilatildeo indireta onde um mediador (HClO H2S2O8 HO e outros) eacute eletroquimicamente
gerado para efetuar a oxidaccedilatildeo (Deng and Englehardt 2007 Anglada et al 2009) As reaccedilotildees
responsaacuteveis pela oxidaccedilatildeo indireta durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica satildeo as seguintes (Deng
and Englehardt 2007)
Reaccedilotildees anoacutedicas
(10)
(11)
(12)
Reaccedilotildees no seio da soluccedilatildeo
(13)
(14)
Reaccedilotildees catoacutedicas
(15)
(16)
Eletro-Fenton
Existem sistemas hiacutebridos que consistem em processos de oxidaccedilatildeo diferentes tais como
oxidaccedilatildeo Fenton sendo um meacutetodo frequentemente usado com o objetivo de aumentara
eficiecircncia dos meacutetodos eletroquiacutemicos (Atmaca 2009)
O processo Fenton tem atraiacutedo grande interesse devido agrave sua capacidade de gerar radicais
hidroxilo (HO) atraveacutes da decomposiccedilatildeo de H2O2 por Fe2+ em condiccedilotildees aacutecidas Aleacutem disso
pode ser aplicada a uma vasta gama de poluentes orgacircnicos devido agrave sua simplicidade e
facilidade de aplicaccedilatildeo em condiccedilotildees suaves de temperatura e pressatildeo A eficiecircncia deste
processo pode ser consideravelmente melhorada pela aplicaccedilatildeo de eletricidade para gerar
radicais HO adicionais chamando assim processo eletro-Fenton O processo eletro-Fenton
inclui as vantagens combinadas de eletroquiacutemica e os meacutetodos de tratamento Fenton Este
processo permite a produccedilatildeo de mais radicais HO sendo reforccedilada a oxidaccedilatildeo dos compostos
orgacircnicos Em meio aacutecido o poder oxidante de H2O2 pode ser melhorado com o meacutetodo
eletro-Fenton onde uma pequena quantidade de Fe2+ eacute adicionada como catalisador na
soluccedilatildeo contaminada para gerar HO e Fe3+ das reaccedilotildees de Fenton (Mohajeri et al 2010)
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Capiacutetulo 3 ndash Materiais e Meacutetodos
O efluente utilizado neste trabalho foi recolhido agrave entrada do tratamento bioloacutegico numa
ETRS A amostra recolhida foi caraterizada tendo em conta os seguintes paracircmetros CQO
COf soacutelidos totais (ST) soacutelidos suspensos (SS) soacutelidos dissolvidos (SD) azoto amoniacal (N-
NH3) e azoto de Kjeldhal (NTK) Todas as anaacutelises foram efetuadas de acordo com o Standard
Methods encontrando-se as teacutecnicas usadas respectivamente nos anexos 1 a 3 Durante os
ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo forma recolhidas amostras agraves quais foram efetuadas as seguintes
anaacutelises CQO Carbono Orgacircnico Filtrado (COf) Azoto Total (NT) pH e condutividade
Nos pontos seguintes descrevem-se os reagentes os meacutetodos e as teacutecnicas utilizadas ao longo
do trabalho
31 ndash Reagentes
Na Tabela 2 encontram-se listados os reagentes usados para as vaacuterias determinaccedilotildees
analiacuteticas bem como o seu grau de pureza e marca
Tabela 2 ndash Reagentes utilizados na eletrocoagulaccedilatildeo e nos meacutetodos de anaacutelise
Reagentes Grau de Pureza Marca
Ensaios de EC e
determinaccedilotildees COf H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
CQO
K2Cr2O7 99 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
Ag2SO4 985 Carlo Erba
HgSO4 99 Fluka
FeH20N2O14S2 995 Merck
N-NH3 e TKN
NaOH 98 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
H3BO3 998 Panreac
K2SO4 998 AnalaR NORMAPUR
CuSO4 99-1005 Merck
Na2S2O3 1004 AnalaR NORMAPUR
Na2B4O7middot10H2O 995-105 Scharlau
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32 ndash Paracircmetros de Controlo
Todos os paracircmetros de controlo foram determinados de acordo os meacutetodos que se encontram
nos anexos 1 a 3
Carecircncia Quiacutemica de Oxigeacutenio
A CQO foi determinada em todas as amostras apoacutes o ensaio de EC A determinaccedilatildeo foi atraveacutes
do meacutetodo tritrimeacutetrico em refluxo fechado (anexo 1)
O digestor utilizado foi um Spectroquant TR 420 e o titulador automaacutetico foi da Metrohm 876
Dosimat plus
Carbono Orgacircnico filtrado e Azoto total
O COf e o azoto total foram determinados em todas as amostras apoacutes o tratamento de EC
utilizando o equipamento Total Organic Carbon Analyzer da Shimadzu TOC-V CSH O meacutetodo
usado para determinar este paracircmetro foi o meacutetodo da combustatildeo a alta temperatura Antes
de proceder agrave medida do COf no referido aparelho as amostras da EC foram filtradas com
filtros de 1 μm e acidificadas com H2SO4 de forma a atingir pH 3 ndash 4
pH
Mediu-se o pH das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC no equipamento pHmeter
HI 931400
Condutividade
As medidas de condutividade das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC foram
efetuadas com um condutiviacutemetro Mettler Toledo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
23
33 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Apoacutes a caraterizaccedilatildeo inicial das amostras realizaram-se os ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo com
o objetivo de precipitar a mateacuteria suspensa e dissolvida existente no lixiviado Numa
primeira fase de tratamento com EC foram feitos ensaios de otimizaccedilatildeo das condiccedilotildees a
aplicar tendo-se variado primeiro a diferenccedila de potencial aplicada (entre 6 e 12 V)
Verificou-se que natildeo havia uma boa reprodutibilidade das condiccedilotildees experimentais pelo que
se passou a aplicar uma intensidade de corrente constante 25 A apresentando-se nesta
dissertaccedilatildeo apenas estes uacuteltimos resultados Foram realizados ensaios de 3 horas a pH
natural pH 6 e a pH 4 com agitaccedilatildeo (100 rpm) e sem agitaccedilatildeo com diluiccedilatildeo (12) e sem
diluiccedilatildeo A Fabela 3 apresenta um resumo dos ensaios realizados Todos os ensaios foram
repetidos tendo sido efetuados dois a cinco ensaios para cada condiccedilatildeo experimental a
testar e as amostras recolhidas a intervalos de tempo diferentes para inferir da
reprodutibilidade dos resultados experimentais O tratamento foi realizado com acircnodos e
caacutetodos de ferro ambos com aacutereas de 40 cm2 A Figura 5 ilustra o esquema de montagem
experimental usada na EC
Figura 5 - Montagem experimental usada no tratamento de EC Legenda 1 ndash Fonte de alimentaccedilatildeo
2 ndash Eleacutetrodos de ferro 3 ndash Ceacutelula contendo o lixiviado 4 ndash Agitador magneacutetico 5 ndash Placa de agitaccedilatildeo
0000
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
24
Tabela 3 ndash Resumo das vaacuterias condiccedilotildees aplicadas ao longo dos ensaios realizados com uma intensidade
de corrente aplicada de 25 A
Diluiccedilatildeo Agitaccedilatildeo pH inicial
11
sem 4
sem 6
sem natural (83)
Com (100 rpm) natural (8hellip)
12 sem natural (83)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
25
Capiacutetulo 4 ndash Resultados e Discussatildeo
Este capiacutetulo encontra-se dividido em duas partes a primeira onde satildeo apresentados os
resultados obtidos nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo das amostras de lixiviado e a segunda
que conteacutem caacutelculos relacionados com remoccedilotildees especiacuteficas de carga orgacircnica por consumo
de ferro e de energia eleacutetrica
As amostras utilizadas neste estudo foram obtidas no aterro sanitaacuterio da Resistrela na
Capinha Concelho do Fundatildeo As amostras foram recolhidas no tanque de equalizaccedilatildeo agrave
entrada do tratamento bioloacutegico aiacute existente em Fevereiro de 2012 Nas Tabelas 4 e 5
apresentam-se os resultados obtidos na caracterizaccedilatildeo da amostra recolhida Para a
determinaccedilatildeo da CQO e do COf foram ensaiadas diferentes diluiccedilotildees tendo-se verificado que
as mais adequadas eram respetivamente 150 e 1200 Esta eacute uma amostra tiacutepica de um
lixiviado novo dada a sua CQO
Tabela 4 ndash Resultados de CQO e COf obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Diluiccedilatildeo CQO CQO mg O2L-1 Diluiccedilatildeo COf COf mgL-1
150 17622
1100 7196
125 17517
120 17515 1200 7310
110 10325
Tabela 5 ndash Resultados de condutividade pH ST SS SD azoto amoniacal e azoto total de Kjeldahl
obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Condutividade (15 ordmC) mscm-1 pH STgL-1 SSgL-1 SDgL-1 N-NH3
mgL-1
NTK
mgL-1
294 837 2370 115 2270 4485 5141
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
26
41 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Nesta secccedilatildeo encontram-se os resultados obtidos para as diferentes condiccedilotildees experimentais
ensaiadas tal como se encontra descrito na Tabela 3 Tal como jaacute foi referido anteriormente
todos os ensaios aqui apresentados foram realizados a uma intensidade de corrente aplicada
de 25 A
Cada uma das diferentes condiccedilotildees experimentais ensaiadas for repetida uma ou vaacuterias
vezes Para evitar grandes variaccedilotildees no volume dos ensaios e em simultacircneo haver
determinaccedilotildees da CQO a intervalos de tempos reduzidos as amostras em cada uma das
repeticcedilotildees foram recolhidas a tempos diferentes Deste modo por vezes para um
determinado tempo temos apenas um valor do paracircmetro em estudo ao qual continuamos a
chamar incorretamente ldquomeacutediardquo e para o qual consequentemente natildeo existe desvio
padratildeo A esses valores meacutedios da CQO foram ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau Na realidade
em alguns dos casos o ajuste de uma exponencial ou equaccedilatildeo do 2ordm grau podia ter sido
conseguido com resultados igualmente bons Contudo por razotildees de consistecircncia foram
sempre ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau
Para os outros paracircmetros de anaacutelise usados neste estudo COf NT pH e condutividade as
determinaccedilotildees natildeo foram tatildeo exaustivas apesar de terem sido calculadas sempre para mais
do que um ensaio Contudo seratildeo apresentados apenas os resultados para o ensaio em que
foram recolhidas mais amostras e que portanto apresenta um maior nuacutemero de resultados
411 ndash Amostras sem diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC agraves amostras de lixiviado sem diluiccedilatildeo a pH inicial natural com
e sem agitaccedilatildeo e a pH 6 e pH 4 sem agitaccedilatildeo Nas duas sub-secccedilotildees seguintes apresentam-
se respetivamente os resultados obtidos para a variaccedilatildeo ao longo do tempo da CQO e dos
restantes paracircmetros controlados COf NT condutividade e pH
4111 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo da CQO
Ensaios a pH natural sem agitaccedilatildeo
Realizaram-se 6 ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo de forma a determinar a evoluccedilatildeo
da CQO ao longo do tempo de ensaio Os resultados obtidos encontram-se na Tabela 6 e na
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
27
Figura 6 que tambeacutem contecircm informaccedilatildeo relativa agrave meacutedia e ao desvio padratildeo para os
resultados obtidos nos diferentes ensaios
Tabela 6 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo com a
respetiva meacutedia e desvio padratildeo
CQO g O2L
-1
t min A B C D E F Meacutedia DP
0 1851 1758 1866 1717 1775 1799 1794 057
10 1737
1683
1710 038
20 1701 1647
1674 038
30 1571
1522
1546 035
40 1593 1465 1499
1519 066
50 1411
1411
60 1350 1336
1328 1286 1331 1326 024
80 1278 1199 1300
1259 053
100 1244 1074
938
1085 153
120 1109 951 996
823 955 967 103
130
993
993
140
796 798
797 002
150
787 724
756 045
160
783 669
726 080
170
794 722
758 051
180
697 707 584 727 679 064
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
28
Figura 6 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo para as amostras recolhidas no ensaio de EC a pH natural
sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios A a F realizados
Consultando a Tabela 6 podemos concluir que em meacutedia para as 3 h de ensaio foram
removidos cerca de 11 g O2L-1 o que corresponde a uma remoccedilatildeo de CQO de 62
A anaacutelise da Figura 6 permite verificar que para o tempo de 180 minutos se comeccedila a verificar
a tendecircncia para a formaccedilatildeo de um patamar na curva ajustada aos dados experimentais o que
significa que se estaacute perto de se atingir o maacuteximo de remoccedilatildeo de CQO com uma eficiecircncia
energeacutetica aceitaacutevel
Ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo
Nos 4 ensaios de EC realizados a pH natural com agitaccedilatildeo (100 rpm) cujos resultados de CQO
se encontram na Tabela 7 e na Figura 7 verifica-se tal como no caso anterior uma boa
reprodutibilidade dos resultados A curva ajustada agrave meacutedia dos resultados apresenta uma
clara tendecircncia para formar um patamar a tempo inferior ao verificado no ensaio sem
agitaccedilatildeo Este facto traduz-se numa remoccedilatildeo de CQO menor que foi aqui de apenas 36 ao
fim de 3 h
Nestes ensaios pretendia-se minimizar problemas de passivaccedilatildeo do eleacutetrodo aumentando a
eficiecircncia EC Poreacutem a remoccedilatildeo da CQO foi menor provavelmente porque a agitaccedilatildeo
destruiacutea os flocos formados
y = 5E-07x3 - 4E-05x2 - 0071x + 17896 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
A
B
C
D
E
F
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 7 ndash Resultados da variaccedilatildeo da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC
realizados a pH natural com agitaccedilatildeo
CQO g O2L-1
t min G H I J Meacutedia DP
0 1736 1817 1845 1698 1774 069
10
1800
1592 1696 147
30
1645
1529 1587 082
40 1601
1429 1515 121
60
1523 1445
1484 055
80 1381
1262 1321 084
100
1341
1212 1276 091
120 1218
1229
1224
130 1213
1125 1169 062
140 1236 1270
1253
150 1094
1087 1090
160 1086 1150
1118
170 1138 1193
1166
180 1138 1264 1196 965 1141 128
Figura 7 ndash Valores da CQO das amostras recolhidas ao longo do tempo nos ensaios de EC realizados a pH
natural com agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
y = 3E-07x3 + 8E-05x2 - 00603x + 17635 Rsup2 = 097
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
G
H
I
J
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Ensaios a pH 6 sem agitaccedilatildeo
Para os 4 ensaios de EC realizadas a pH inicial 6 sem agitaccedilatildeo cujos resultados da CQO para
as amostras recolhidas se encontram na Tabela 8 e Figura 8 o pH da amostra foi ajustado
com H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC
Mais uma vez foi obtido o ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos resultados experimentais
com uma boa correlaccedilatildeo observando-se a formaccedilatildeo de um patamar para tempos superiores a
160 min A remoccedilatildeo total de CQO nas 3 h de ensaios foi de 64 ligeiramente superior ao
valor observando para o ensaio em que natildeo foi efetuada correccedilatildeo ao pH inicial da suspensatildeo
Tabela 8 ndash Resultados de CQO obtidos para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a pH 6
sem agitaccedilatildeo bem como a meacutedia e o desvio padratildeo para esses resultados
CQO g O2L
-1
t min K L M N Meacutedia DP
0 1758 1758 1848 1758 1780 045
10 1726
1758
1742 023
30
1544 1567 1555 016
40
1379
1379
60 1119
1206 1242 1189 063
80
986
1099 1043 081
100 810
904
857 066
120
831
826 828 003
130
721
721
140 647 683 733
687 043
150 624 691 719
678 049
160 628 591 731
650 073
170 630 595 707
644 057
180 635 598 689 607 632 041
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 8 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo par os diferentes ensaios de EC realizados a pH 6 sem
agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
Ensaios a pH 4 sem agitaccedilatildeo
Foram realizados 3 ensaios de EC a pH inicial 4 tendo-se efetuado a correccedilatildeo ao pH com
H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC Os resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO nos
diferentes ensaios encontram-se na Tabela 9 e na Figura 9 A meacutedia e o desvio padratildeo
apresentados na tabela foram calculados apenas com dois dos ensaios O e P uma vez que os
resultados obtidos no ensaio Q se afastam muito dos obtidos nos outros ensaios tal como se
pode verificar na Figura 9 Este resultado diferente ainda que com um andamento idecircntico
deve estar relacionado com algum erro experimental cometido
Uma equaccedilatildeo do 3ordm grau tambeacutem se ajusta com uma boa correlaccedilatildeo agrave meacutedia dos resultados
experimentais obtidos apresentando uma espeacutecie de patamar inicial para aleacutem do jaacute
habitual patamar final O andamento inicial da curva deve estar relacionado com a formaccedilatildeo
no iniacutecio do ensaio de partiacuteculas muito finas que vatildeo posteriormente dar origem aos
agregados que sedimentam Estas partiacuteculas finas levam mais tempo a sedimentar e
ldquocontaminamrdquo com mais facilidade as amostras recolhidas para a determinaccedilatildeo da CQO
dando origem a valores mais elevados
No cocircmputo geral a remoccedilatildeo da CQO foi inferior agrave dos outros ensaios realizados sem
agitaccedilatildeo tendo sido de 53
y = 1E-06x3 + 6E-05x2 - 01082x + 18182 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
K
L
M
N
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 9 ndash Resultados da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC realizados a pH 4
sem agitaccedilatildeo
CQO mg L-1
t min O P Q Meacutedia DP
0 1466 1342 1448 1404 067
10
1361 1491 1361 092
30
1363 1532 1363 120
40
1384
60
1074
1074
80 1071
1293 1071 157
100
813 1180 813 259
120 731
1062 731 234
130 679
679
140 721 635 1132 678 265
150 590 682
636 065
160 586 641 889 613 162
170 604 634
619 022
180 494 574 920 534 227
Figura 9 ndash Valores da CQO para as amostras recolhidas ao longo do tempo de EC para o ensaio realizado
a pH 4 sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia dos ensaios O e P
y = 2E-06x3 - 00006x2 - 00205x + 14095 Rsup2 = 098
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
O
P
Q
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
33
4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade
e pH
Na Tabela 10 e na Figura 10 encontram-se os resultados obtidos para as variaccedilotildees de COf e de
NT nos ensaios realizados a pH natural sem e com agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo As
remoccedilotildees globais de COf para as diferentes condiccedilotildees experimentais apresentam posiccedilotildees
relativas semelhantes agraves observadas para a CQO o que eacute explicado pelo facto da remoccedilatildeo da
carga orgacircnica nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo se dar essencialmente por
floculaccedilatildeocoagulaccedilatildeo com apenas uma reduzida remoccedilatildeo de carga orgacircnica por oxidaccedilatildeo
anoacutedica
Quanto agraves remoccedilotildees de azoto total satildeo bastante mais reduzidas e com um padratildeo idecircntico ao
observado pelo COf e pela CQO Esta menor remoccedilatildeo do NT pode estar relacionada com o
facto do azoto total englobar diferentes formas de azoto e o processo de EC poder ser mais
adequado para a remoccedilatildeo de algumas das formas
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH independentemente do seu valor inicial observa-se um aumento ao
longo dos ensaios sendo o valor final do pH das suspensotildees ao fim de 3 h de
aproximadamente 13 Esta subida do pH estaacute relacionada com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que
estatildeo na base da formaccedilatildeo de flocos e que iraacute levar agrave remoccedilatildeo da carga orgacircnica da
suspensatildeo
Em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo da condutividade ao longo dos ensaios observam-se que ao longo dos
ensaios realizados a diferentes condiccedilotildees experimentais sucessivos aumentos e reduccedilotildees
Estes periacuteodos devem estar relacionados respetivamente com fases de maior formaccedilatildeo de
hidroacutexidos com elevada condutividade com fases de formaccedilatildeo de flocos e consequente
precipitaccedilatildeo e reduccedilatildeo de condutividade
Tabela 10 - Remoccedilotildees de COf e de NT obtidas nos ensaios de EC a pH natural sem e com
agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo
Remoccedilatildeo COf NT
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 60 37
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo 100 rpm 50 28
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo 70 43
2611 - pH 4 - s agitaccedilatildeo 57 33
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
34
Figura 10 ndash Variaccedilatildeo da COf e NT relativos no tempo para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a)
pH natural sem agitaccedilatildeo b) pH 6 sem agitaccedilatildeo c) pH 4 sem agitaccedilatildeo d) pH natural com agitaccedilatildeo
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
Tempo minutos
pH natural com agitaccedilatildeo
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH natural
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempominutos
pH 6
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH 4
COf NT
a) b)
c) d)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
35
Figura 11 ndash Valores da condutividade e do pH para as amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC
realizados sem agitaccedilatildeo a) pH natural b) pH 6 e c) pH 4
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12 com o objetivo de estudar o
efeito da diluiccedilatildeo sobre a eficiecircncia do meacutetodo Na Tabela 11 e na Figura 12 encontram-se os
resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo de ensaio para os dois testes
realizados bem como a meacutedia e o desvio padratildeo dos dados recolhidos Observa-se uma
grande dispersatildeo de resultados na parte final do ensaio apoacutes 2 h que se traduz num
coeficiente de correlaccedilatildeo da equaccedilatildeo de 3ordf ordem ajustada aos dados experimentais pior
que os anteriores Para este resultado tambeacutem teraacute contribuiacutedo o facto de apenas se terem
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 6
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 4
Cond
pH
pH
a) b)
c)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
36
realizado 2 ensaios Tal como nos casos anteriores observou-se a tendecircncia para a formaccedilatildeo
de um patamar na curva ajustada para tempos superiores a 2 h
Apesar da remoccedilatildeo da CQO ter sido de cerca de 72 valor mais elevado do que nos ensaios
sem diluiccedilatildeo note-se que a remoccedilatildeo absoluta de CQO for muito inferior tendo sido cerca de
6 g Lmdash1 quando nos casos anteriores se tinham observado valores superiores a 11 g Lmdash1
Tabela 11 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
CQO g O2L
-1
t min R S Meacutedia DP
0 785 900 843 081
10
866 866
30 601 669 635 049
60
538 538
100 379 449 414 050
120 293
293
130 270
270
140 281 350 315 049
150 201 346 273 102
160 200 360 280 114
170 197 382 290 131
180 162 314 238 108
Figura 12 ndash Variaccedilatildeo da CQO das amostras recolhidas ao longo da EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
y = -8E-08x3 + 00002x2 - 00704x + 8727 Rsup2 = 098
00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
R
S
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
37
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH ao longo dos ensaios (Figura 13) foi idecircntica agrave dos ensaios sem
diluiccedilatildeo ie aumentou durante o ensaio ateacute atingir o valor de aproximadamente 13 e
mantendo-se nesse valor ateacute ao fim do ensaio A variaccedilatildeo da condutividade (Figura 13)
apresentou tambeacutem um comportamento semelhante ao dos ensaios sem diluiccedilatildeo embora com
variaccedilotildees menos bruscas o que eacute normal pois a concentraccedilatildeo de poluentes existentes e
hidroacutexidos formados estaacute reduzida a metade
Figura 13 ndash Variaccedilatildeo da condutividade e do pH ao longo EC realizado a pH natural com diluiccedilatildeo de 12
sem agitaccedilatildeo
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados
Na Figura 14 comparam-se as remoccedilotildees relativas de CQO de COf e de NT para os ensaios
realizados a diferentes valores de pH inicial sem agitaccedilatildeo Verifica-se que as maiores
remoccedilotildees de CQO foram obtidas para pH inicial natural e 6 A este uacuteltimo pH tambeacutem se
observaram as maiores remoccedilotildees absolutas de COf e de TN
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural com diluiccedilatildeo
Cond pH
pH
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 14 - Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e NT obtidas apoacutes 3h de tratamento de EC a pH
inicial natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo
Quando se comparam os ensaios realizados a pH natural com e sem agitaccedilatildeo (Figura 15)
observam-se remoccedilotildees absolutas de CQO de COf e de NT superiores para o ensaio realizado
sem agitaccedilatildeo Efetivamente a agitaccedilatildeo parece natildeo favorecer a formaccedilatildeo dos flocos ou
mesmo provocar a sua desagregaccedilatildeo
Aparentemente o facto de diluir o lixiviado original antes de efetuar o ensaio de
eletrocoagulaccedilatildeo tambeacutem natildeo introduz alteraccedilotildees positivas nos resultados pois a diluiccedilatildeo
leva a que as remoccedilotildees absolutas dos paracircmetros em anaacutelise decresccedilam significativamente
(Figura 16) O efeito da concentraccedilatildeo parece ser de extrema importacircncia sendo que quando
a concentraccedilatildeo eacute superior se devem formar flocos com massa criacutetica para sedimentarem com
maior facilidade
Na Figura 17 faz-se uma anaacutelise da remoccedilatildeo absoluta da CQO nas diferentes horas de ensaio
para os testes realizados a diferentes valores de pH inicial com e sem agitaccedilatildeo Verifica-se
que
A pH natural sem agitaccedilatildeo a remoccedilatildeo da CQO eacute a mais regular ao longo do tempo
Para os ensaios realizados a pH inicial 4 e 6 a remoccedilatildeo para a 3ordf hora eacute bastante
inferior agraves remoccedilotildees obtidas para as duas primeiras horas
Nos ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo a remoccedilatildeo durante a 3ordf hora eacute
miacutenima natildeo se justificando o prolongamento do ensaio para aleacutem de 2 h
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
39
verificamos uma remoccedilatildeo mais elevada da CQO na primeira hora de ensaio a pH 6 sem
agitaccedilatildeo Relativamente agrave segunda hora natildeo se verifica diferenccedilas significativas No entanto
na 3ordf hora verifica-se uma maior remoccedilatildeo no ensaio a pH natural sem agitaccedilatildeo
Figura 15 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC a pH inicial
natural com e sem agitaccedilatildeo
Figura 16 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC realizada a pH
inicial natural com e sem diluiccedilatildeo da amostra inicial
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 11 - pH natural - c agitaccedilatildeo 100 rpm
X0-X
CQO
COf
NT
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 12 - pH natural - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
43
Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
48
Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
51
Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
53
3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
i
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
ii
Agradecimentos
Agradeccedilo em primeiro lugar agrave Resiestrela e agrave Universidade da Beira Interior por terem
respetivamente cedido as amostras com que foi realizado o trabalho e facultado as condiccedilotildees
fiacutesicas para a sua realizaccedilatildeo Tambeacutem agrave Fundaccedilatildeo para a Ciecircncia e a Tecnologia FCT quero
deixar o meu agradecimento pelo financiamento deste trabalho inserido no
Projecto_PTDC_AAC-AMB_103112_2008 intitulado ldquoDegradaccedilatildeo eletroquiacutemica de lixiviados de
aterros sanitaacuteriosrdquo
Agrave minha orientadora Professora Doutora Ana Carreira Lopes por todos os conhecimentos
transmitidos apoio disponibilidade atenccedilatildeo e conselhos
Quero agradecer tambeacutem agrave Professora Doutora Maria Joseacute Pacheco pela disponibilidade
conhecimentos transmitidos e as risadas partilhadas Agradeccedilo tambeacutem a Professora Doutora
Maria de Lurdes Ciriacuteaco pela disponibilidade colaboraccedilatildeo e conhecimentos transmitidos
Aos meus avoacutes pelo carinho e por permitirem a realizaccedilatildeo desta etapa Sem eles natildeo seria
possiacutevel Agrave minha Matildee Nando e aos meus irmatildeos pelo carinho paciecircncia e forccedila que sempre
me deram
Ao meu amigo e companheiro Francisco Marques que apesar de tudo contribuiu para que
alcanccedilasse esta etapa Pela sua amizade e honestidade que contribui para eu ser a pessoa que
sou
Agraves minhas amigas Telma e Andreia que apesar da distacircncia estatildeo sempre presentes Agrave Edite
pela amizade companheirismo e risadas partilhadas no laboratoacuterio Ao Siacutelvio pela amizade e
apoio que estiveram presentes ao longo deste ano
Agrave Annabel pela convivecircncia e pelos sorrisos partilhados E principalmente pela ajuda e
conhecimentos transmitidos que contribuiacuteram para a conclusatildeo deste trabalho
Agrave Debora pela sua colaboraccedilatildeo e experiecircncia transmitida que permitiram a minha integraccedilatildeo
neste trabalho
Aos professores da UBI e ao Departamento de Quiacutemica que me acompanharam e tornaram
possiacutevel a realizaccedilatildeo deste sonho
Por uacuteltimo quero agradecer a todas a pessoas que direta ou indiretamente contribuiacuteram para
a conclusatildeo desta etapa
A todos
Muito Obrigada
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
iii
Resumo
Neste trabalho estudou-se a aplicaccedilatildeo de teacutecnicas eletroquiacutemicas de eletrocoagulaccedilatildeo para a
remoccedilatildeo de carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterios As amostras de lixiviado usadas
foram recolhidas em fevereiro na Estaccedilatildeo de Tratamento de Aacuteguas Lixiviantes da Resiestrela
na Capinha Fundatildeo agrave entrada do sistema bioloacutegico Usaram-se acircnodos consumiacuteveis de ferro e
a intensidade de corrente aplicada foi de 25 A O volume usado em cada ensaio foi de 05 L e
foram testadas diferentes condiccedilotildees experimentais nomeadamente o pH inicial do lixiviado
a existecircncia de agitaccedilatildeo durante os ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo e o efeito da diluiccedilatildeo da
amostra inicial de lixiviado Os paracircmetros de controlo usados para seguir a evoluccedilatildeo dos
ensaios foram a carecircncia quiacutemica de oxigeacutenio (CQO) o carbono orgacircnico filtrado (COf) o
azoto total a condutividade e o pH
Os resultados obtidos permitiram concluir que ao fim de duas horas a eficiecircncia da
eletrocoagulaccedilatildeo comeccedila a diminuir comeccedilando a remoccedilatildeo da CQO a apresentar diminuiccedilatildeo
na taxa de remoccedilatildeo Os melhores resultados para a remoccedilatildeo absoluta da carga orgacircnica foram
obtidos nos ensaios realizados a pH inicial de 6 logo seguidos pelos ensaios realizados a pH
natural Foram tambeacutem os ensaios realizados a pH inicial 6 em particular durante a primeira
hora de ensaio que apresentaram uma maior remoccedilatildeo especiacutefica da CQO quer por massa de
Fe consumido quer por energia eleacutetrica gasta Contudo os ensaios realizados a pH natural
apresentaram tambeacutem resultados muito promissores tendo a vantagem de natildeo necessitarem
da correccedilatildeo inicial do pH
Palavras ndash Chave Aterros Sanitaacuterios Lixiviados Eletrocoagulaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
iv
Abstract
In this work the application of electrocoagulation techniques for the removal of organic load
from sanitary landfill leachates was studied The leachate samples used were collected in
February at the entrance of the biological treatment in the Leachate Treatment Plant of
Resiestrela in Capinha Fundatildeo Iron consumable anodes were used in the electrocoagulation
assays and the intensity of the applied current was 25 A The volume used in each assay was
05 L and different experimental conditions were tested namely different initial pH of the
leachate existence of stirring during the tests and effect of leachate samples dilution The
control parameters used to monitor the progress of the tests were chemical oxygen demand
(COD) filtered organic carbon (COf) total nitrogen conductivity and pH
The results showed that after two hours of electrocoagulation efficiency decreases with the
consequent decrease in the COD removal rate The best results for the complete removal of
the organic load were obtained in tests carried out at an initial pH of 6 immediately followed
by tests at natural pH Tests run at an initial pH of 6 have also shown particularly during the
first hour higher specific removal of COD per mass of Fe and per electrical energy
consumed However tests conducted at natural pH also showed promising results with the
advantage of not requiring initial pH adjustment
Key words Sanitary Landfill Leachates Electrocoagulation
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
v
Lista de siacutembolos e abreviaturas
CBO Carecircncia Bioquiacutemica de Oxigeacutenio
COf Carbono Orgacircnico Filtrado
CQ Coagulaccedilatildeo Quiacutemica
CQO Carecircncia Quiacutemica de Oxigeacutenio
DP Desvio Padratildeo
EC Eletrocoagulaccedilatildeo
Esp Consumo de Energia Especiacutefico
ETAL Estaccedilatildeo de Tratamento de Aacuteguas Lixiviantes
ETRS Estaccedilatildeo de Tratamento de Resiacuteduos Soacutelidos
F Constante de Faraday
I Intensidade de Corrente
NT Azoto Total
NTK Azoto Total de Kjeldahl
OI Osmose inversa
POA Processos oxidativos avanccedilados
RSU Resiacuteduos soacutelidos urbanos
SBR Reatores Descontiacutenuos Sequenciais
SBRA Reatores descontiacutenuos sequenciais anaeroacutebios
SD Soacutelidos dissolvidos
SS Soacutelidos suspensos
ST Soacutelidos totais
Θ Tempo
TOC Carbono Orgacircnico Total
U Diferenccedila de Potencial
UF Ultrafiltraccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
Iacutendice
Capiacutetulo 1 ndash Introduccedilatildeo e Objetivos 1
Capiacutetulo 2 ndash Fundamentos Teoacutericos 2
21 Resiacuteduos Soacutelidos Urbanos 2
22 Aterros Sanitaacuterios 4
23 Lixiviados de aterros sanitaacuterios 6
24 Tratamento de Lixiviados 7
241 Transferecircncia de Lixiviados 8
242 Tratamento Bioloacutegico 8
243 Tratamentos Fiacutesico-Quiacutemicos 10
244 Tratamento por Membranas 12
245 Tratamentos Eletroquiacutemicos 14
Capiacutetulo 3 ndash Materiais e Meacutetodos 21
31 ndash Reagentes 21
32 ndash Paracircmetros de Controlo 22
33 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo 23
Capiacutetulo 4 ndash Resultados e Discussatildeo 25
41 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo 26
411 ndash Amostras sem diluiccedilatildeo 26
4111 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo da CQO 26
4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade e pH 33
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo 35
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados 37
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia eleacutetrica 40
Bibliografia 45
Anexos 48
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
1
Capiacutetulo 1 ndash Introduccedilatildeo e Objetivos
O tratamento de resiacuteduos soacutelidos urbanos tornou-se problema seacuterio devido ao aumento da
populaccedilatildeo mundial e a alteraccedilotildees nos haacutebitos de consumo O aterro sanitaacuterio eacute um dos
meacutetodos mais usados em todo o mundo para a gestatildeo dos resiacuteduos soacutelidos urbanos Durante ou
apoacutes a operaccedilatildeo do aterro sanitaacuterio satildeo produzidos lixiviados devido agrave humidade dos resiacuteduos
no local a reaccedilotildees quiacutemicas e fiacutesicas de eliminaccedilatildeo de resiacuteduos agrave percolaccedilatildeo da aacutegua das
chuvas e ao aumento do niacutevel da aacutegua subterracircnea (Veli et al 2008) A necessidade de tratar
estes lixiviados eacute premente uma vez que os lixiviados possuem quantidades de compostos
orgacircnicos e refrataacuterios elevadas Este facto conduz a uma baixa biodegrabilidade e
consequentemente agrave fraca eficaacutecia do tratamento bioloacutegico no tratamento destes lixiviados
nas Estaccedilotildees de Tratamento de Aacuteguas Lixiviantes (ETAL) Desta forma a necessidade de
implementar preacute-tratamentos eou poacutes-tratamentos que complementem os tratamentos
bioloacutegicos tornou-se cada vez mais importante
O objetivo deste trabalho consistiu em estudar a aplicaccedilatildeo da eletrocoagulaccedilatildeo para a
reduccedilatildeo da carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterios Para atingir este objetivo foram
colhidas amostras nos lixiviados do aterro sanitaacuterio da Resiestrela na Capinha Concelho do
Fundatildeo que foram submetidas ao processo eletroquiacutemico de eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro tendo-se testado diferentes condiccedilotildees experimentais
O trabalho realizado aqui descrito encontra-se organizado em quatro partes distintas O
Capiacutetulo 2 onde depois de uma breve descriccedilatildeo da complexidade dos lixiviados se apresenta
o estado da arte dos principais processos usados no tratamento dos lixiviados de aterros
sanitaacuterios dando-se especial ecircnfase agraves teacutecnicas eletroquiacutemicas e em particular aos
processos de eletrocoagulaccedilatildeoeletrofloculaccedilatildeo
No Capiacutetulo 3 listam-se os reagentes e descrevem-se as principais teacutecnicas de anaacutelise usadas
para o controlo dos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo embora a descriccedilatildeo detalhada das teacutecnicas
esteja nos Anexos Neste capiacutetulo apresentam-se tambeacutem descriccedilotildees dos ensaios de
eletrocoagulaccedilatildeo e das diferentes condiccedilotildees experimentais testadas
No Capiacutetulo 4 apresentam-se os resultados experimentais para os ensaios realizados que satildeo
tambeacutem aqui comentados tirando-se algumas conclusotildees Contudo as principais conclusotildees
estatildeo no Capiacutetulo 5 onde tambeacutem se indicam algumas previsotildees para trabalho futuro
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
2
Capiacutetulo 2 ndash Fundamentos Teoacutericos
Agrave medida que se verifica o desenvolvimento das sociedades e consequentemente a melhoria
da qualidade de vida dos habitantes acumulam-se enormes quantidades de resiacuteduos
principalmente nos grandes centros urbanos Desta forma torna-se necessaacuterio criar poliacuteticas
de gestatildeo de resiacuteduos soacutelidos traccedilando alternativas de eliminaccedilatildeo ou ateacute mesmo de
reutilizaccedilatildeo destes resiacuteduos soacutelidos Neste capiacutetulo seratildeo introduzidos alguns conceitos
relacionados com os resiacuteduos soacutelidos urbanos nomeadamente sobre os aterros sanitaacuterios e os
principais processos para tratar os lixiviados formados nesses aterros
21 Resiacuteduos Soacutelidos Urbanos
Na legislaccedilatildeo portuguesa as poliacuteticas de gestatildeo dos resiacuteduos soacutelidos contendo alternativas de
eliminaccedilatildeo ou ateacute mesmo de reutilizaccedilatildeo destes resiacuteduos soacutelidos em Portugal estatildeo contidas
no Decreto-Lei nordm 1782006 de 5 de Setembro Por reutilizaccedilatildeo entende-se a reintroduccedilatildeo
sem alteraccedilotildees significativas de substacircncias objetos ou produtos nos circuitos de produccedilatildeo
ou de consumo de forma a evitar a produccedilatildeo de resiacuteduos
O Decreto-Lei nordm 1832009 de 10 de Agosto estabelece o regime juriacutedico da disposiccedilatildeo de
resiacuteduos em aterro os requisitos gerais a observar na conceccedilatildeo construccedilatildeo exploraccedilatildeo
encerramento e poacutes-encerramento de aterros incluindo caracteriacutesticas teacutecnicas especiacuteficas
para cada classe de aterros Descrevem-se em seguida as principais caracteriacutesticas das
diferentes classes de resiacuteduos de acordo com o referido Decreto-Lei
Resiacuteduo hospitalar ndash resiacuteduo resultante de atividades meacutedicas desenvolvidas em unidades de
prestaccedilatildeo de cuidados de sauacutede em atividades de prevenccedilatildeo diagnoacutestico tratamento
reabilitaccedilatildeo e investigaccedilatildeo relacionada com seres humanos ou animais em farmaacutecias em
atividades meacutedico-legais de ensino e em quaisquer outras que envolvam procedimentos
invasivos tais como acupunctura piercings e tatuagens
Resiacuteduo industrial ndash resiacuteduo gerado em processos produtivos industriais bem como o que
resulte das atividades de produccedilatildeo e distribuiccedilatildeo de eletricidade gaacutes e aacutegua
Resiacuteduo inerte ndash resiacuteduo que natildeo sofre transformaccedilotildees fiacutesicas quiacutemicas ou bioloacutegicas
importantes e em consequecircncia natildeo pode ser soluacutevel nem inflamaacutevel nem ter qualquer
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
3
outro tipo de reaccedilatildeo fiacutesica ou quiacutemica e natildeo pode ser biodegradaacutevel nem afetar
negativamente outras substacircncias com as quais entre em contacto de forma susceptiacutevel de
aumentar a poluiccedilatildeo do ambiente ou prejudicar a sauacutede humana e cujos lixiviabilidade total
conteuacutedo poluente e ecotoxicidade do lixiviado satildeo insignificantes e em especial natildeo potildeem
em perigo a qualidade das aacuteguas superficiais e ou subterracircneas
Resiacuteduo perigoso ndash resiacuteduo que apresente pelo menos uma caracteriacutestica de perigosidade
para a sauacutede ou para o ambiente nomeadamente os identificados como tal na Lista Europeia
de Resiacuteduos
Resiacuteduo urbano ndash resiacuteduo proveniente de habitaccedilotildees bem como outro resiacuteduo que pela sua
natureza ou composiccedilatildeo seja semelhante ao resiacuteduo proveniente de habitaccedilotildees
Os resiacuteduos soacutelidos urbanos (RSU) vulgarmente designados por lixo constituem um dos
problemas das sociedades modernas Para aleacutem da degradaccedilatildeo da paisagem a deposiccedilatildeo
inadequada dos resiacuteduos soacutelidos apresenta vaacuterios aspetos negativos de que se destacam
- poluiccedilatildeo dos terrenos e recursos aquiacuteferos subterracircneos por lixiviaccedilatildeo de substacircncias toacutexicas
presentes nos resiacuteduos em particular as que natildeo sofrem biodegradaccedilatildeo e que se podem
acumular nas cadeias alimentares
- dispersatildeo do ldquolixordquo devido a condiccedilotildees meteoroloacutegicas
- libertaccedilatildeo de metano proveniente da biodegradaccedilatildeo que pode contribuir para o efeito de
estufa eou dar origem a explosotildees e incecircndios
- incineraccedilatildeo fortuita na lixeira que pode levar agrave libertaccedilatildeo de gases toacutexicos para a
atmosfera
Na Figura 1 apresenta-se um esquema de tratamento de resiacuteduos soacutelidos numa Estaccedilatildeo de
Tratamento de Resiacuteduos Soacutelidos (ETRS) que mostra o destino final apoacutes vaacuterias operaccedilotildees de
tratamento dos resiacuteduos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
4
Figura 1 - Esquema de tratamento de resiacuteduos soacutelidos numa ETRS1
22 Aterros Sanitaacuterios
O crescimento da populaccedilatildeo e o aumento de materiais de consumo tecircm originado quantidades
cada vez maiores de resiacuteduos soacutelidos urbanos Assim a deposiccedilatildeo em aterro sanitaacuterio torna-se
importante para lidar com os resiacuteduos soacutelidos gerados (Bashir et al 2009)
Segundo o Decreto-Lei nordm 1832009 de 10 de Agosto entende-se por aterro a instalaccedilatildeo de
eliminaccedilatildeo de resiacuteduos atraveacutes da sua deposiccedilatildeo acima ou abaixo da superfiacutecie natural
incluindo
i) As instalaccedilotildees de eliminaccedilatildeo internas considerando-se como tal os aterros onde o
produtor de resiacuteduos efetua a sua proacutepria eliminaccedilatildeo de resiacuteduos no local de produccedilatildeo
ii) Uma instalaccedilatildeo permanente considerando-se como tal a que tiver uma vida uacutetil
superior a um ano usada para armazenagem temporaacuteria
A disposiccedilatildeo final de resiacuteduos soacutelidos urbanos e industriais em aterro sanitaacuterio continua a ser
um meacutetodo amplamente aceite e utilizado principalmente devido agraves suas vantagens
econoacutemicas (Renou et al 2008 Pi et al 2009 Guo et al 2010 Panizza et al 2010
Orkun and Kuleyin 2010 Li et al 2011) Estudos comparativos entre os diversos meios
possiacuteveis de eliminaccedilatildeo dos resiacuteduos soacutelidos urbanos (aterros incineraccedilatildeo compostagem etc)
tecircm mostrado que o processo mais barato em termos de exploraccedilatildeo e de custos de capital eacute
1 httpwwwliporptuploadLiporficheirosPlano20EstratC3A9gico_2007_20016pdf (acedido em 19-6-2012)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
5
a deposiccedilatildeo em aterro (Renou et al 2008 Panizza et al 2010) Aleacutem disso o aterro
minimiza inconvenientes ambientais e permite decompor os resiacuteduos sob condiccedilotildees
controladas ateacute agrave sua eventual transformaccedilatildeo em materiais relativamente inertes eou
material estabilizados (Renou et al 2008)
Figura 2 ndash Corte esquemaacutetico de um aterro sanitaacuterio2
Apoacutes a deposiccedilatildeo em aterro os resiacuteduos soacutelidos sofrem alteraccedilotildees bioloacutegicas e fisico-
quiacutemicas Consequentemente a degradaccedilatildeo da fraccedilatildeo orgacircnica dos resiacuteduos em combinaccedilatildeo
com a aacutegua da chuva por percolaccedilatildeo leva agrave formaccedilatildeo de um liacutequido altamente contaminado
chamado ldquolixiviadordquo (Guo et al 2010) cuja infiltraccedilatildeo pode levar agrave contaminaccedilatildeo dos solos
e eventualmente agrave das aacuteguas subterracircneas (Veli et al 2008)
2 httpwwwreciclotecaorgbrDefaultaspID=7ampEditoria=2ampSubEditoria=3ampVer=1 (acedido em 19-6-2012)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
6
23 Lixiviados de aterros sanitaacuterios
Os lixiviados de aterros sanitaacuterios satildeo definidos como efluentes aquosos gerados como
consequecircncia da percolaccedilatildeo da chuva atraveacutes dos resiacuteduos soacutelidos Contecircm um grande nuacutemero
de compostos alguns dos quais podem causar problemas na sauacutede humana e na natureza
quando libertados no ambiente natural nomeadamente poluentes orgacircnicos azoto
amoniacal sais inorgacircnicos metais pesados e compostos xenobioacuteticos (Renou et al 2008
Bashir et al 2009 Panizza et al 2010 Aziz et al 2010) A sua composiccedilatildeo quiacutemica pode
ser afetada por vaacuterios fatores como a idade do aterro a precipitaccedilatildeo sazonal e a origem dos
resiacuteduos (Panizza et al 2010) Assim a composiccedilatildeo do lixiviado e a concentraccedilatildeo de
contaminantes depende da composiccedilatildeo dos resiacuteduos soacutelidos depositados no aterro e da sua
idade Geralmente os aterros satildeo classificados como ldquojovemrdquo para menos de 5 anos ldquomeia
idaderdquo para 5-10 anos ldquovelhordquo para mais 10 anos (Veli et al 2008 Panizza et al 2010) Em
geral os lixiviados dos aterros ldquojovensrdquo possuem cargas poluentes muito mais elevadas do
que os ldquovelhosrdquo (Bashir et al 2010) embora estes uacuteltimos tenham uma biodegrabilidade
inferior (Zhao et al 2010a)
As caracteriacutesticas de um lixiviado podem ser representadas por paracircmetros baacutesicos
nomeadamente carecircncia quiacutemica de oxigeacutenio (CQO) carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio (CBO)
BODCQO pH soacutelidos suspensos (SS) azoto de Kjeldahl (NTK) azoto amoniacal e metais
pesados (Renou et al 2008) Na tabela 1 apresentam-se as caracteriacutesticas tiacutepicas de
lixiviados jovens e velhos
Face agraves composiccedilotildees apresentadas por estes dois tipos de lixiviados eacute crucial o seu
tratamento uma vez que lixiviados natildeo tratados podem permear os solos poluindo-os
misturar-se com aacuteguas subterracircneas e superficiais tornando-as inadequadas para fins
humanos ou mesmo desaconselhando a sua utilizaccedilatildeo para qualquer outro fim (Zhao et al
2010b)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
7
Tabela 1 ndash Caracteriacutesticas tiacutepicas de lixiviado (Deng and Englehardt 2007)
Lixiviado
Jovem (lt 1-2 anos) Velho (gt 5-10 anos)
pH 6 66 ndash 75
CQO (mgL) 3000 - 60000 100 ndash 500
CBO5CQO 06 ndash 10 0 ndash 03
COT (mgL) 1500 - 20000 80 ndash 160
TSS (mgL) 200 ndash 2000 100 - 400
N-NH3 (mgL) 10 - 800 20 ndash 40
N-Orgacircnico (mgL) 10 ndash 800 80 - 120
Ca2+ (mgL) 200 - 3000 100 ndash 400
Mg2+ (mgL) 50 ndash 15000 50 - 200
SO42- (mgL) 50 - 1000 20 ndash 50
Cl- (mgL) 200 - 3000 100 - 400
24 Tratamento de Lixiviados
Os meacutetodos existentes para o tratamento de lixiviados de aterros sanitaacuterios podem ser
classificados como quiacutemicos fiacutesicos ou bioloacutegicos Os meacutetodos fiacutesicos mais utilizados satildeo o
arejamente e a filtraccedilatildeo por membranas A coagulaccedilatildeo-floculaccedilatildeo a precipitaccedilatildeo quiacutemica e
os meacutetodos de oxidaccedilatildeo quiacutemica ou eletroquiacutemica encontram-se entre os meacutetodos quiacutemicos
mais usados (Guo et al 2010) Descrevem-se em seguida alguns dos meacutetodos disponiacuteveis
para o tratamento deste tipo de lixiviados
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
8
241 Transferecircncia de Lixiviados
A transferecircncia de lixiviados para sistemas de tratamento de esgoto domeacutestico e a reciclagem
do lixiviado ao aterro satildeo dois sistemas usados para a resoluccedilatildeo do problema colocado pela
existecircncia das aacuteguas lixiviantes
Tratamento combinado com esgoto domeacutestico
Haacute alguns anos este tratamento era comum no tratamento de lixiviado devido agrave sua
manutenccedilatildeo faacutecil e ao reduzido custo de operaccedilatildeo Poreacutem esta opccedilatildeo tem sido posta em
causa devido agrave presenccedila de compostos orgacircnicos inibitoacuterios com baixa biodegrabilidade e agrave
presenccedila de metais pesados no lixiviado o que reduz a eficiecircncia do tratamento e conduz a
um aumento da concentraccedilatildeo destes constituintes no efluente Um argumento a favor deste
tratamento alternativo eacute o facto de natildeo ser necessaacuterio adicionar foacutesforo e azoto uma vez
que o primeiro se encontra no esgoto domeacutestico e o segundo no lixiviado (Renou et al 2008)
Reciclagem
A reciclagem do lixiviado tem sido utilizada nos uacuteltimos dez anos visto ser uma das opccedilotildees
disponiacuteveis menos cara Um dos benefiacutecios desta teacutecnica eacute o facto do aumento de
recirculaccedilatildeo de lixiviado aumentar o teor de humidade num sistema de reator controlado e
promover a distribuiccedilatildeo de nutrientes e enzimas Desta forma natildeo soacute aumenta a qualidade do
lixiviado como tambeacutem diminui o tempo necessaacuterio agrave estabilizaccedilatildeo de vaacuterias deacutecadas para 2 a
3 anos (Renou et al 2008)
242 Tratamento Bioloacutegico
Devido agrave sua fiabilidade simplicidade e razatildeo custo-eficiecircncia elevada o tratamento
bioloacutegico eacute o mais comum no tratamento da maior parte dos lixiviados contendo altas
concentraccedilotildees de BOD A biodegradaccedilatildeo eacute realizada por microrganismos que podem degradar
os compostos orgacircnicos obtendo-se dioacutexido de carbono em condiccedilotildees aeroacutebias e biogaacutes (uma
mistura que conteacutem essencialmente CO2 e CH4) em condiccedilotildees anaeroacutebias (Renou et al
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
9
2008) No entanto este meacutetodo pode ser aplicado apenas no tratamento de lixiviados jovens
uma vez que aiacute a concentraccedilatildeo de metais pesados eacute baixa a reduzida biodegrabilidade dos
outros tipos de lixiviados impede que este processo seja efetivo (Zhao et al 2010a)
Tratamento Aeroacutebio
O tratamento aeroacutebio deve permitir uma reduccedilatildeo parcial de poluentes orgacircnicos
biodegradaacuteveis e tambeacutem deve conduzir agrave nitrificaccedilatildeo do azoto amoniacal Os processos
bioloacutegicos aeroacutebios baseados no crescimento de biomassa suspensa tais como lagoas
arejadas lamas ativadas e reatores descontiacutenuos sequenciais (SBR) tecircm sido amplamente
estudados e aplicados (Renou et al 2008)
As lagoas arejadas satildeo geralmente vistas como um meacutetodo eficaz para a remoccedilatildeo de agentes
patogeacutenicos compostos orgacircnicos e inorgacircnicos e de custos de operaccedilatildeo e manutenccedilatildeo
reduzidos Estes atributos fazem delas escolhas populares para o tratamento de aacuteguas
residuais (Renou et al 2008)
O processo de lamas ativadas eacute muito aplicado como tratamento de aacuteguas residuais e como
co-tratamento de lixiviados e esgoto No entanto nas ultimas deacutecadas este meacutetodo mostrou
ser insuficiente para lidar com lixiviados de aterros sanitaacuterios apesar de poder ser eficiente
na remoccedilatildeo de carbono orgacircnico nutrientes e teor de azoto apresenta demasiadas
desvantagens tais como (Renou et al 2008)
sedimentaccedilatildeo inadequada e necessidade de mais arejamento
alto custo energeacutetico e produccedilatildeo de lamas
inibiccedilatildeo microbiana devido agrave elevada concentraccedilatildeo de azoto amoniacal
O sistema SBR eacute adequado para os processos nitrificaccedilatildeo e desnitrificaccedilatildeo uma vez que
fornece um regime de exploraccedilatildeo compatiacutevel com a oxidaccedilatildeo do carbono orgacircnico e a
nitrificaccedilatildeo A grande flexibilidade deste processo eacute particularmente importante quando se
considera o tratamento de lixiviados com um elevado grau de variabilidade em termos de
qualidade e quantidade (Renou et al 2008)
Tratametno Anaeroacutebio
O tratamento anaeroacutebio eacute adequado para tratar efluentes de elevada carga orgacircnica tais
como lixiviados de aterros jovens Contrariamente aos processos aeroacutebios a digestatildeo
anaeroacutebia conserva energia e produz muito poucos soacutelidos embora as velocidades de reaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
10
sejam baixas Aleacutem disso eacute possiacutevel utilizar o metano produzido para aquecer o digestor que
trabalha geralmente a 35 ordmC (Wiszniowski et al 2006 Renou et al 2008) Podem ser
utilizados diferentes reatores tais como filtros anaeroacutebios reactores descontiacutenuos
sequenciais anaeroacutebios (SBRA) (Wiszniowski et al 2006)
As principais vantagens deste processo satildeo (Wiszniowski et al 2006)
a elevada eficiecircncia na remoccedilatildeo de substrato (gt 90 de BOD)
ser necessaacuterio um teor reduzido de foacutesforo como nutriente para o crescimento das
bacteacuterias anaeroacutebias
uma produccedilatildeo reduzida de lamas
um baixo consumo energeacutetico
a produccedilatildeo de biogaacutes que pode ser reaproveitada
As principais desvantagens residem (Wiszniowski et al 2006)
nos metais pesados podem dificultar a digestatildeo
na toxicidade do amoniacuteaco e na dificuldade em eliminaacute-lo
no facto de ser sensiacutevel a alteraccedilotildees de pH e de temperatura
243 Tratamentos Fiacutesico-Quiacutemicos
Coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
A coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo tem sido utilizada para remoccedilatildeo de CQO cor turbidez e SS (Bashir
et al 2009) Pode ser utilizada com sucesso no tratamento de lixiviados de aterros velhos Eacute
muito usada como um preacute-tratamento para a osmose inversa ou o tratamento bioloacutegico ou
como um passo de tratamento de polimento final a fim de remover mateacuteria orgacircnica natildeo
biodegradaacutevel O sulfato de alumiacutenio o sulfato ferroso e o sulfato-cloro feacuterrico tem sido os
coagulantes mais usados embora possam ser usados poliacutemeros sinteacuteticos e biofloculantes
Existem trabalhos publicados da accedilatildeo de biofloculantes em comparaccedilatildeo com os coagulantes
inorgacircnicos tradicionais para a diminuiccedilatildeo de aacutecidos huacutemicos (Renou et al 2008)
Vaacuterios estudos tecircm sido relatados na anaacutelise de coagulaccedilatildeo-floculaccedilatildeo para o tratamento de
lixiviados visando a otimizaccedilatildeo do processo ou seja a seleccedilatildeo do coagulante mais
apropriado a identificaccedilatildeo das melhores condiccedilotildees experimentais e a avaliaccedilatildeo do pH oacutetimo
Poreacutem este tratamento apresenta desvantagens como a produccedilatildeo de lamas consistentes e o
aumento da concentraccedilatildeo de alumiacutenio ou ferro na fase liacutequida (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Precipitaccedilatildeo Quiacutemica
A precipitaccedilatildeo quiacutemica tem sido muito utilizada como preacute-tratamento com o objetivo de
remover o azoto amoniacal Alguns estudos confirmaram que o desempenho do processo de
lamas ativadas poderia ser significativamente afetado por uma elevada concentraccedilatildeo de
azoto amoniacal pois a remoccedilatildeo de CQO diminui de 95 para 79 quando a concentraccedilatildeo de
azoto amoniacal no efluente aumenta de 50 para 800 mg L-1 (Renou et al 2008) Nestes
casos a precipitaccedilatildeo quiacutemica pode ser usada para aumentar o rendimento dos processos
bioloacutegicos
Adsorccedilatildeo
A adsorccedilatildeo de poluentes em carbono ativado em colunas ou na forma de poacute proporciona
uma melhor reduccedilatildeo dos niacuteveis de CQO bastante melhor que a resultante do uso de meacutetodos
quiacutemicos qualquer que seja a concentraccedilatildeo da mateacuteria orgacircnica A principal desvantagem
deste meacutetodo eacute a necessidade de regeneraccedilatildeo frequente das colunas ou em alternativa um
consumo elevado de carvatildeo ativado em poacute
A adsorccedilatildeo por carvatildeo ativado tem sido utilizado juntamente como o tratamento bioloacutegico
para o tratamento eficaz de lixiviado de aterro Os compostos natildeo biodegradaacuteveis a CQO
inerte e a cor podem ser reduzidas por este processo a niacuteveis aceitaacuteveis para lixiviados
tratados biologicamente (Renou et al 2008)
Air stripping
O esgotamento de soluccedilotildees eacute o meacutetodo mais comum para eliminar elevadas concentraccedilotildees de
azoto amoniacal no tratamento de aacuteguas residuais Por norma encontram-se niacuteveis elevados
de azoto amoniacal nos lixiviados e este meacutetodo pode ser bem sucedido para a eliminaccedilatildeo
deste poluente Para que este meacutetodo seja eficiente eacute necessaacuterio usar valores de pH elevados
e tratar o gaacutes libertado com H2SO4 ou HCl No entanto este meacutetodo apresenta alguns
inconvenientes nomeadamente o NH3 que eacute libertado para a atmosfera podendo causar um
grave problema de poluiccedilatildeo se o amoniacuteaco natildeo for bem absorvido nas soluccedilotildees de H2SO4 ou
HCl Outros problemas na torre de extraccedilatildeo satildeo causados pelo carbonato de caacutelcio utilizado
no ajuste do pH e a formaccedilatildeo de espumas o que impotildee a utilizaccedilatildeo de torres de extraccedilatildeo
grande (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Oxidaccedilatildeo Quiacutemica
A oxidaccedilatildeo quiacutemica eacute um meacutetodo que pode ser usado para o tratamento de efluentes
contendo compostos refrataacuterios como os lixiviados Recentemente tem-se verificado um
interesse crescente em processos apelidados de processos oxidativos avanccedilados (POA) (Renou
et al 2008) A maioria deles com excepccedilatildeo da ozonizaccedilatildeo simples que utiliza apenas O3 usa
uma combinaccedilatildeo de oxidantes fortes tais como O3 e H2O2 irradiaccedilatildeo ultravioleta ultrasons
ou feixe de eletrotildees e catalisadores (iotildees metaacutelicos de transiccedilatildeo ou fotocalisadores) tais
como iotildees de ferro (oxidaccedilatildeo de Fenton) e TiO2 (Renou et al 2008 Vilar et al 2011 Cortez
et al 2011) No entanto verificam-se alguns inconvenientes na aplicaccedilatildeo de POAs dos quais
se destacam os consumos elevados de energia eleacutetrica e a necessidade de doses elevadas de
oxidante para ocorrer a mineralizaccedilatildeo completa dos poluentes tornando os processos
economicamente caros (Renou et al 2008 Wiszniowski et al 2006)
244 Tratamento por Membranas
A microfiltraccedilatildeo a nanofiltraccedilatildeo a ultrafiltraccedilatildeo e a osmose inversa satildeo os principais
processos de membrana aplicados no tratamento de lixiviado de aterros sanitaacuterios (Renou et
al 2008)
Microfiltraccedilatildeo
A microfiltraccedilatildeo eacute eficaz na remoccedilatildeo de coloides e de material em suspensatildeo Poreacutem natildeo
pode ser utilizado sozinho sendo usado como um preacute-tratamento de outro processo de
membranas como ultrafiltraccedilatildeo nanofiltraccedilatildeo e osmose inversa (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Nanofiltraccedilatildeo
A tecnologia de nanofiltraccedilatildeo tem uma abordagem versaacutetil para alcanccedilar vaacuterios objetivos da
qualidade da aacutegua tais como controle de contaminantes orgacircnicos inorgacircnicos e
microbianos As membranas de nanofiltraccedilatildeo estudadas normalmente satildeo feitas de filmes
polimeacutericos com um cut-off molecular entre 200 e 2000 Da A alta taxa de rejeiccedilatildeo de iotildees
sulfatos e de mateacuteria orgacircnica dissolvida juntamente com a baixa rejeiccedilatildeo de cloreto de
soacutedio reduz o volume do concentrado Poreacutem a aplicaccedilatildeo bem sucedida desta tecnologia
requer um controlo eficaz das incrustaccedilotildees da membrana Na realidade um grande gama de
constituintes podem contribuir para a formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees na membrana como
substacircncias orgacircnicas e inorgacircnicas dissolvidas partiacuteculas coloidais e suspensas (Renou et al
2008)
Ultrafiltraccedilatildeo
A ultrafiltraccedilatildeo (UF) eacute eficaz para eliminar macromoleacuteculas e pequenas partiacuteculas mas eacute
fortemente dependente do tipo de material que constitui a membrana A UF por ser utilizada
como ferramenta para fracionar mateacuteria orgacircnica e tambeacutem avaliar a massa molecular
predominante de poluentes orgacircnicos Por outro lado testes do permeado da membrana pode
fornecer informaccedilatildeo sobre a recalcitracircncia e a toxicidade das fraccedilotildees permeadas (Renou et
al 2008)
Osmose Inversa
A osmose inversa (OI) parece ser um dos meacutetodos mais promissores e eficiente entre os novos
processos de tratamento de lixiviados No passado vaacuterios estudos realizados tanto em
laboratoacuterio como agrave escala industrial demonstraram elevados desempenhos da OI na
separaccedilatildeo de poluentes de lixiviados No entanto dois problemas foram identificados como
grandes inconvenientes para aplicaccedilatildeo destes processos no tratamento de lixiviados que satildeo
a formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees na membrana (impondo a necessidade de um preacute-tratamento
extensivo ou a limpeza quiacutemica das membranas resultando numa vida curta das membranas e
diminuindo a produtividade do processo) e a geraccedilatildeo de grande volume de concentrado (que
tem de ser descarregado ou ainda tratado) (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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245 Tratamentos Eletroquiacutemicos
Nos uacuteltimos anos meacutetodos eletroquiacutemicos foram aplicados no tratamento de mateacuteria orgacircnica
com elevada toxicidade e baixa degrabilidade bioloacutegica Meacutetodos tais como eletrocoagulaccedilatildeo
(EC) oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica e eletro-foto-oxidaccedilatildeo foram frequentemente utilizados no
tratamento de aacuteguas residuais origem tecircxtil e da industria do azeite No tratamento de
lixiviado estes meacutetodos tambeacutem se tornaram importantes Na maioria dos estudos
especialmente o meacutetodo de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica foi estudado com o objetivo de aumentar
a eficiecircncia do meacutetodo testando vaacuterios paracircmetros nomeadamente materiais do acircnodo que
tenham elevada atividade eletrocataliacutetica e elevado potencial de produccedilatildeo de oxigeacutenio ativo
(Atmaca 2009)
ElectrocuagulaccedilatildeoFlotaccedilatildeo
A eletrocoagulaccedilatildeo (EC) eacute uma teacutecnica eletroquiacutemica considerada bastante simples que
requer equipamento baacutesico e que pode reduzir consideravelmente a carga orgacircnica (Ilhan et
al 2008) A EC envolve a produccedilatildeo de coagulantes in situ por aplicaccedilatildeo de uma diferenccedila de
potencial entre os eleacutetrodos atraveacutes de uma fonte de corrente externa levando agrave oxidaccedilatildeo do
acircnodo (Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009) A quantidade de metal dissolvido ou depositado
depende da quantidade de eletricidade que passa atraveacutes da soluccedilatildeo (Liu et al 2010) A
reaccedilatildeo que descreve a oxidaccedilatildeo do metal M de que eacute formado o acircnodo eacute a seguinte
No acircnodo
(1)
No caacutetodo em meio aacutecido pode dar-se a reaccedilatildeo de formaccedilatildeo do H2 por reduccedilatildeo dos prototildees
(reaccedilatildeo 2) ou em meio alcalino por reduccedilatildeo da H2O (reaccedilatildeo 3) Em ambos os casos o pH
aumenta durante a eletroacutelise e os iotildees Fe2+ reagem para formar hidroacutexidos metaacutelicos (reaccedilatildeo
4)
(2)
(3)
(4)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
15
O OH- produzido na reaccedilatildeo 4 causa um aumento do pH durante a eletroacutelise (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Os metais mais usados como acircnodos satildeo o Fe e o Al dando origem respectivamente aos iotildees
Fe2+ e Al3+ que se hidrolizam imediatamente a ferro polimeacuterico ou hidroacutexido de alumiacutenio na
presenccedila de O2 Estes hidroacutexidos polimeacutericos como Fe(H2O)63+ Fe(H2O)5(OH)2+
Fe(H2O)4(OH)2+ Fe2(H2O)8(OH)24+ e Fe2(H2O)6(OH)4
4+ ou Al(OH)2+ Al(OH)2+ Al2(OH)2
4+Al(OH)4minus
Al6(OH)153+ Al7(OH)17
4+ satildeo excelentes agentes coagulantes Os gases envolvidos no eleacutectrodo
podem colapsar e causar flotaccedilatildeo das partiacuteculas coaguladas (Mollah et al 2004 Liu et al
2010)
(5)
(6)
Quando se utilizam acircnodos de ferro Fe(OH)3 precipita a pH superior a 55 (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Os prototildees produzidos nas reaccedilotildees 5 e 6 podem ser diretamente reduzidos a H2 gasoso no
caacutetodo segundo a reaccedilatildeo 7 (Ilhan et al 2008 Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009)
(7)
Em meio aacutecido a pH inferior a 5 eacute dissolvida uma quantidade de acircnodo de ferro maior do
que a esperada pela lei de Faraday devido ao ataque quiacutemico de prototildees (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Principais fatores que influenciam a EC
Densidade de Corrente
A densidade de corrente aplicada eacute importante na EC uma vez que eacute o uacutenico paracircmetro
operacional que pode ser controlado diretamente Neste sistema a densidade de corrente
determina a quantidade de iotildees Al3+ ou Fe2+ que satildeo libertados dos respetivos eleacutetrodos (Chen
2004)
Temperatura
A temperatura tem influecircncia na EC Estudos efetuados sobre a oxidaccedilatildeodissoluccedilatildeo de
acircnodos de Al no intervalo de temperatura de 2 a 90 ordmC concluiacuteram que a eficiecircncia de
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
16
corrente relativa ao acircnodo de Al aumenta rapidamente quando a temperatura da mistura
reacional varia de 2 a 30 ordmC O aumento da temperatura vai acelerar a velocidade de
destruiccedilatildeo da membrana de oacutexido aumentando a eficiecircncia de corrente Poreacutem quando a
temperatura sobe acima de 60 ordmC a eficiecircncia de corrente comeccedila a baixar Neste caso o
volume do coloacuteide Al(OH)3 diminui e os poros formados no acircnodo de Al fecham- se Estes
fatores devem ser responsaacuteveis pela diminuiccedilatildeo da eficiecircncia de corrente (Liu et al 2010
Chen 2004)
pH
O pH da soluccedilatildeo tem um papel importante nos processos de EC (Liu et al 2010) Os efeitos do
pH de misturas reacionais ou de aacuteguas residuais na EC refletem-se na eficiecircncia de corrente e
na solubilidade dos hidroacutexidos de metal formados
Geralmente a eficiecircncia de corrente dos processos de EC com alumiacutenio eacute mais elevada em
condiccedilotildees aacutecidas ou alcalinas do que em condiccedilotildees neutras O desempenho do tratamento
depende da natureza dos poluentes sendo a melhor remoccedilatildeo de poluente obtida a pH
proacuteximo de 7 O consumo de energia eacute no entanto maior a pH neutro devido agrave variaccedilatildeo da
condutividade Para condutividades elevadas o efeito de pH natildeo eacute significativo (Chen 2004)
Na gama de pH 4 ndash 9 formam-se Al(OH)2+ Al(OH)2+ Al2(OH)2
4+ Al(OH)3 e Al13(OH)327+ A
superfiacutecie destes compostos eacute carregada positivamente o que pode levar agrave neutralizaccedilatildeo
eletroquiacutemica por adsorccedilatildeo
A pH gt 10 forma-se maioritariamente Al(OH)4- e o efeito de coagulaccedilatildeo baixa rapidamente A
pH baixo Al3+ eacute o iatildeo maioritaacuterio e natildeo tem efeito coagulante
A evoluccedilatildeo de H2 no caacutetodo iraacute aumentar a concentraccedilatildeo de OH- Assim o pH na soluccedilatildeo
aquosa aumenta quando o pH da aacutegua original estaacute no intervalo 4 ndash 9 No entanto quando o
pH da aacutegua original eacute maior do que 9 o pH da aacutegua tratada iraacute diminuir (Liu et al 2010)
Materiais dos Eleacutetrodo
A Coagulaccedilatildeo Quiacutemica (CQ) e a EC baseiam-se no mesmo fenoacutemeno no qual as partiacuteculas
carregadas em suspensatildeo coloidal satildeo neutralizadas por colisatildeo muacutetua com iotildees de hidroacutexidos
metaacutelicos e aglomerados seguido de sedimentaccedilatildeo e flutuaccedilatildeo A diferenccedila entre EC e CQ eacute
principalmente a forma como o ferro ou alumiacutenio satildeo facultados agrave soluccedilatildeo A EC eacute um
processo que consiste em criar flocos de hidroacutexido metaacutelico por eletrodissoluccedilatildeo de acircnodos
soluacuteveis (Fe ou Al) enquanto que a CQ consiste em hidrolisar sais metaacutelicos de ferro ou
alumiacutenio sendo os sulfatos e os cloretos feacuterricos e de alumiacutenio os mais usados como
coagulantes no tratamento de aacutegua Algumas vantagens da EC relativamente CQ satildeo (Liu et
al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
17
1 Na coagulaccedilatildeo quiacutemica a hidroacutelise de sais metaacutelicos conduz a uma diminuiccedilatildeo do pH
sendo sempre necessaacuterio corrigir o pH do efluente A coagulaccedilatildeo quiacutemica eacute altamente
sensiacutevel agraves variaccedilotildees do pH e uma coagulaccedilatildeo eficaz eacute obtida a pH 6-7 Na
eletrocoagulaccedilatildeo o efeito da neutralizaccedilatildeo torna-se efetivo numa gama ampla de pH
entre 4 e 9
2 Os flocos formados pela EC apesar de similares aos da CQ tendem a ser maiores
contendo menos ligaccedilotildees com a aacutegua sendo resistentes ao aacutecido e muito mais
estaacuteveis A CQ eacute sempre seguida de uma sedimentaccedilatildeo e uma filtraccedilatildeo enquanto que
o processo de EC pode ser seguido pela sedimentaccedilatildeo ou flutuaccedilatildeo naturais As bolhas
de gaacutes produzidas durante a eletroacutelise podem levar os poluentes para a superfiacutecie da
soluccedilatildeo onde podem ser mais facilmente concentrados e removidos
3 As lamas formadas pela EC satildeo facilmente fixaacuteveis e faacuteceis de separar da aacutegua porque
satildeo compostas maioritariamente de oacutexidoshidroacutexidos metaacutelicos Apesar disto esta eacute
uma teacutecnica de baixa produccedilatildeo de lamas
4 O uso de produtos quiacutemicos eacute evitado no processo de EC Assim natildeo eacute preciso
neutralizar o excesso de quiacutemicos e eacute evitada uma poluiccedilatildeo secundaacuteria causada por
substacircncias quiacutemicas que satildeo adicionadas pois na EC apenas se verifica a
solubilizaccedilatildeo dos acircnodos
5 O processo de EC tem a vantagem de tratar o efluente com temperaturas baixas e
baixa turvaccedilatildeo Nestas condiccedilotildees a CQ tem dificuldade em encontrar um resultado
satisfatoacuterio
6 A EC requer equipamento simples e eacute faacutecil de operar
As principais desvantagens da EC satildeo (Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009)
Passivaccedilatildeo do acircnodo pela deposiccedilatildeo de lamas nos eleacutectrodos que pode inibir o
processo eletroliacutetico no modo de operaccedilatildeo contiacutenuo
Altas concentraccedilotildees de iotildees ferro e alumiacutenio no efluente que tecircm que ser removidas
posteriormente
Na Figura 3 apresenta-se um esquema do mecanismo reacional de eletrocoagulaccedilatildeo
eletrofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 3 - Esquema do processo de eletrocoagulaccedilatildeo (adaptado de Mollah et al 2004)
A eletrocoagulaccedilatildeo eacute eficiente na remoccedilatildeo de soacutelidos suspensos bem como oacuteleos e gorduras
Provou-se ser eficaz no tratamento de aacutegua potaacutevel para operaccedilotildees marinhas e mesmo para o
abastecimento de aacutegua para processos industriais (Chen 2004)
Oxidaccedilatildeo Eletroquiacutemica
A oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica tem sido amplamente investigada como um meio eficaz de controlo
de poluiccedilatildeo da aacutegua e no tratamento de aacuteguas residuais Uma vantagem importante da
oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute oxidar poluentes orgacircnicos em CO2 e aacutegua a fim de evitar um
problema de mudanccedila de uma fase para outra dos contaminantes Tambeacutem a operaccedilatildeo a
temperatura ambiente e pressatildeo atmosfeacuterica impede volatilizaccedilatildeo e a descarga dos resiacuteduos
que natildeo satildeo tratados e a reaccedilatildeo pode ser simplesmente terminada (Deng and Englehardt
2007) O processo de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute particularmente interessante uma vez que os
eletrotildees fornecidos permitem uma versaacutetil eficiente facilmente automatizaacutevel e limpa
tecnologia (Panizza et al 2010)
Nos uacuteltimos anos os processos oxidativos avanccedilados (POA) tecircm sido propostos como uma
alternativa eficiente e emergente para o tratamento de efluentes que contecircm poluentes
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
19
toacutexicos ou refrataacuterios Muitos processos tais como oxidaccedilatildeo de Fenton ozonizaccedilatildeo oxidaccedilatildeo
eletroquiacutemica e os seus processos combinados foram investigados (Zhou et al 2011)
Durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica os poluentes podem ser oxidados quer diretamente como
indiretamente (Deng and Englehardt 2007 Primo et al 2009 Zhang et al 2011) isto eacute no
acircnodo alguns compostos podem ser diretamente oxidados Aleacutem disso reaccedilotildees de oxidaccedilatildeo
podem ocorrer no seio da soluccedilatildeo atraveacutes de espeacutecies oxidantes geradas electroliticamente
Propotildee-se que a degradaccedilatildeo de amoniacuteaco ocorre principalmente devido ao processo de
oxidaccedilatildeo indirecta na presenccedila de iotildees cloreto No entanto a oxidaccedilatildeo de amoniacuteaco pode
levar a formaccedilatildeo de iotildees nitrato (Primo et al 2009)
A Figura 4 ilustra os diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo (Anglaba et al 2009)
Figura 4 - Diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica (a) oxidaccedilatildeo directa e (b) oxidaccedilatildeo indirecta (adaptado de Anglada et al 2009)
Na oxidaccedilatildeo direta os poluentes satildeo destruiacutedos diretamente na superfiacutecie do acircnodo e pode
tomar duas vias diferentes
Conversatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo apenas parcialmente oxidados (reaccedilatildeo
8) podendo ser necessaacuterio um tratamento subsequente
(8)
Combustatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo transformados em aacutegua dioacutexido de
carbono inorgacircnicos e outros componentes (reaccedilatildeo 9)
(9)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
20
Na oxidaccedilatildeo indireta onde um mediador (HClO H2S2O8 HO e outros) eacute eletroquimicamente
gerado para efetuar a oxidaccedilatildeo (Deng and Englehardt 2007 Anglada et al 2009) As reaccedilotildees
responsaacuteveis pela oxidaccedilatildeo indireta durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica satildeo as seguintes (Deng
and Englehardt 2007)
Reaccedilotildees anoacutedicas
(10)
(11)
(12)
Reaccedilotildees no seio da soluccedilatildeo
(13)
(14)
Reaccedilotildees catoacutedicas
(15)
(16)
Eletro-Fenton
Existem sistemas hiacutebridos que consistem em processos de oxidaccedilatildeo diferentes tais como
oxidaccedilatildeo Fenton sendo um meacutetodo frequentemente usado com o objetivo de aumentara
eficiecircncia dos meacutetodos eletroquiacutemicos (Atmaca 2009)
O processo Fenton tem atraiacutedo grande interesse devido agrave sua capacidade de gerar radicais
hidroxilo (HO) atraveacutes da decomposiccedilatildeo de H2O2 por Fe2+ em condiccedilotildees aacutecidas Aleacutem disso
pode ser aplicada a uma vasta gama de poluentes orgacircnicos devido agrave sua simplicidade e
facilidade de aplicaccedilatildeo em condiccedilotildees suaves de temperatura e pressatildeo A eficiecircncia deste
processo pode ser consideravelmente melhorada pela aplicaccedilatildeo de eletricidade para gerar
radicais HO adicionais chamando assim processo eletro-Fenton O processo eletro-Fenton
inclui as vantagens combinadas de eletroquiacutemica e os meacutetodos de tratamento Fenton Este
processo permite a produccedilatildeo de mais radicais HO sendo reforccedilada a oxidaccedilatildeo dos compostos
orgacircnicos Em meio aacutecido o poder oxidante de H2O2 pode ser melhorado com o meacutetodo
eletro-Fenton onde uma pequena quantidade de Fe2+ eacute adicionada como catalisador na
soluccedilatildeo contaminada para gerar HO e Fe3+ das reaccedilotildees de Fenton (Mohajeri et al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
21
Capiacutetulo 3 ndash Materiais e Meacutetodos
O efluente utilizado neste trabalho foi recolhido agrave entrada do tratamento bioloacutegico numa
ETRS A amostra recolhida foi caraterizada tendo em conta os seguintes paracircmetros CQO
COf soacutelidos totais (ST) soacutelidos suspensos (SS) soacutelidos dissolvidos (SD) azoto amoniacal (N-
NH3) e azoto de Kjeldhal (NTK) Todas as anaacutelises foram efetuadas de acordo com o Standard
Methods encontrando-se as teacutecnicas usadas respectivamente nos anexos 1 a 3 Durante os
ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo forma recolhidas amostras agraves quais foram efetuadas as seguintes
anaacutelises CQO Carbono Orgacircnico Filtrado (COf) Azoto Total (NT) pH e condutividade
Nos pontos seguintes descrevem-se os reagentes os meacutetodos e as teacutecnicas utilizadas ao longo
do trabalho
31 ndash Reagentes
Na Tabela 2 encontram-se listados os reagentes usados para as vaacuterias determinaccedilotildees
analiacuteticas bem como o seu grau de pureza e marca
Tabela 2 ndash Reagentes utilizados na eletrocoagulaccedilatildeo e nos meacutetodos de anaacutelise
Reagentes Grau de Pureza Marca
Ensaios de EC e
determinaccedilotildees COf H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
CQO
K2Cr2O7 99 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
Ag2SO4 985 Carlo Erba
HgSO4 99 Fluka
FeH20N2O14S2 995 Merck
N-NH3 e TKN
NaOH 98 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
H3BO3 998 Panreac
K2SO4 998 AnalaR NORMAPUR
CuSO4 99-1005 Merck
Na2S2O3 1004 AnalaR NORMAPUR
Na2B4O7middot10H2O 995-105 Scharlau
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
22
32 ndash Paracircmetros de Controlo
Todos os paracircmetros de controlo foram determinados de acordo os meacutetodos que se encontram
nos anexos 1 a 3
Carecircncia Quiacutemica de Oxigeacutenio
A CQO foi determinada em todas as amostras apoacutes o ensaio de EC A determinaccedilatildeo foi atraveacutes
do meacutetodo tritrimeacutetrico em refluxo fechado (anexo 1)
O digestor utilizado foi um Spectroquant TR 420 e o titulador automaacutetico foi da Metrohm 876
Dosimat plus
Carbono Orgacircnico filtrado e Azoto total
O COf e o azoto total foram determinados em todas as amostras apoacutes o tratamento de EC
utilizando o equipamento Total Organic Carbon Analyzer da Shimadzu TOC-V CSH O meacutetodo
usado para determinar este paracircmetro foi o meacutetodo da combustatildeo a alta temperatura Antes
de proceder agrave medida do COf no referido aparelho as amostras da EC foram filtradas com
filtros de 1 μm e acidificadas com H2SO4 de forma a atingir pH 3 ndash 4
pH
Mediu-se o pH das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC no equipamento pHmeter
HI 931400
Condutividade
As medidas de condutividade das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC foram
efetuadas com um condutiviacutemetro Mettler Toledo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
23
33 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Apoacutes a caraterizaccedilatildeo inicial das amostras realizaram-se os ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo com
o objetivo de precipitar a mateacuteria suspensa e dissolvida existente no lixiviado Numa
primeira fase de tratamento com EC foram feitos ensaios de otimizaccedilatildeo das condiccedilotildees a
aplicar tendo-se variado primeiro a diferenccedila de potencial aplicada (entre 6 e 12 V)
Verificou-se que natildeo havia uma boa reprodutibilidade das condiccedilotildees experimentais pelo que
se passou a aplicar uma intensidade de corrente constante 25 A apresentando-se nesta
dissertaccedilatildeo apenas estes uacuteltimos resultados Foram realizados ensaios de 3 horas a pH
natural pH 6 e a pH 4 com agitaccedilatildeo (100 rpm) e sem agitaccedilatildeo com diluiccedilatildeo (12) e sem
diluiccedilatildeo A Fabela 3 apresenta um resumo dos ensaios realizados Todos os ensaios foram
repetidos tendo sido efetuados dois a cinco ensaios para cada condiccedilatildeo experimental a
testar e as amostras recolhidas a intervalos de tempo diferentes para inferir da
reprodutibilidade dos resultados experimentais O tratamento foi realizado com acircnodos e
caacutetodos de ferro ambos com aacutereas de 40 cm2 A Figura 5 ilustra o esquema de montagem
experimental usada na EC
Figura 5 - Montagem experimental usada no tratamento de EC Legenda 1 ndash Fonte de alimentaccedilatildeo
2 ndash Eleacutetrodos de ferro 3 ndash Ceacutelula contendo o lixiviado 4 ndash Agitador magneacutetico 5 ndash Placa de agitaccedilatildeo
0000
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
24
Tabela 3 ndash Resumo das vaacuterias condiccedilotildees aplicadas ao longo dos ensaios realizados com uma intensidade
de corrente aplicada de 25 A
Diluiccedilatildeo Agitaccedilatildeo pH inicial
11
sem 4
sem 6
sem natural (83)
Com (100 rpm) natural (8hellip)
12 sem natural (83)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
25
Capiacutetulo 4 ndash Resultados e Discussatildeo
Este capiacutetulo encontra-se dividido em duas partes a primeira onde satildeo apresentados os
resultados obtidos nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo das amostras de lixiviado e a segunda
que conteacutem caacutelculos relacionados com remoccedilotildees especiacuteficas de carga orgacircnica por consumo
de ferro e de energia eleacutetrica
As amostras utilizadas neste estudo foram obtidas no aterro sanitaacuterio da Resistrela na
Capinha Concelho do Fundatildeo As amostras foram recolhidas no tanque de equalizaccedilatildeo agrave
entrada do tratamento bioloacutegico aiacute existente em Fevereiro de 2012 Nas Tabelas 4 e 5
apresentam-se os resultados obtidos na caracterizaccedilatildeo da amostra recolhida Para a
determinaccedilatildeo da CQO e do COf foram ensaiadas diferentes diluiccedilotildees tendo-se verificado que
as mais adequadas eram respetivamente 150 e 1200 Esta eacute uma amostra tiacutepica de um
lixiviado novo dada a sua CQO
Tabela 4 ndash Resultados de CQO e COf obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Diluiccedilatildeo CQO CQO mg O2L-1 Diluiccedilatildeo COf COf mgL-1
150 17622
1100 7196
125 17517
120 17515 1200 7310
110 10325
Tabela 5 ndash Resultados de condutividade pH ST SS SD azoto amoniacal e azoto total de Kjeldahl
obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Condutividade (15 ordmC) mscm-1 pH STgL-1 SSgL-1 SDgL-1 N-NH3
mgL-1
NTK
mgL-1
294 837 2370 115 2270 4485 5141
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
26
41 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Nesta secccedilatildeo encontram-se os resultados obtidos para as diferentes condiccedilotildees experimentais
ensaiadas tal como se encontra descrito na Tabela 3 Tal como jaacute foi referido anteriormente
todos os ensaios aqui apresentados foram realizados a uma intensidade de corrente aplicada
de 25 A
Cada uma das diferentes condiccedilotildees experimentais ensaiadas for repetida uma ou vaacuterias
vezes Para evitar grandes variaccedilotildees no volume dos ensaios e em simultacircneo haver
determinaccedilotildees da CQO a intervalos de tempos reduzidos as amostras em cada uma das
repeticcedilotildees foram recolhidas a tempos diferentes Deste modo por vezes para um
determinado tempo temos apenas um valor do paracircmetro em estudo ao qual continuamos a
chamar incorretamente ldquomeacutediardquo e para o qual consequentemente natildeo existe desvio
padratildeo A esses valores meacutedios da CQO foram ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau Na realidade
em alguns dos casos o ajuste de uma exponencial ou equaccedilatildeo do 2ordm grau podia ter sido
conseguido com resultados igualmente bons Contudo por razotildees de consistecircncia foram
sempre ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau
Para os outros paracircmetros de anaacutelise usados neste estudo COf NT pH e condutividade as
determinaccedilotildees natildeo foram tatildeo exaustivas apesar de terem sido calculadas sempre para mais
do que um ensaio Contudo seratildeo apresentados apenas os resultados para o ensaio em que
foram recolhidas mais amostras e que portanto apresenta um maior nuacutemero de resultados
411 ndash Amostras sem diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC agraves amostras de lixiviado sem diluiccedilatildeo a pH inicial natural com
e sem agitaccedilatildeo e a pH 6 e pH 4 sem agitaccedilatildeo Nas duas sub-secccedilotildees seguintes apresentam-
se respetivamente os resultados obtidos para a variaccedilatildeo ao longo do tempo da CQO e dos
restantes paracircmetros controlados COf NT condutividade e pH
4111 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo da CQO
Ensaios a pH natural sem agitaccedilatildeo
Realizaram-se 6 ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo de forma a determinar a evoluccedilatildeo
da CQO ao longo do tempo de ensaio Os resultados obtidos encontram-se na Tabela 6 e na
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
27
Figura 6 que tambeacutem contecircm informaccedilatildeo relativa agrave meacutedia e ao desvio padratildeo para os
resultados obtidos nos diferentes ensaios
Tabela 6 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo com a
respetiva meacutedia e desvio padratildeo
CQO g O2L
-1
t min A B C D E F Meacutedia DP
0 1851 1758 1866 1717 1775 1799 1794 057
10 1737
1683
1710 038
20 1701 1647
1674 038
30 1571
1522
1546 035
40 1593 1465 1499
1519 066
50 1411
1411
60 1350 1336
1328 1286 1331 1326 024
80 1278 1199 1300
1259 053
100 1244 1074
938
1085 153
120 1109 951 996
823 955 967 103
130
993
993
140
796 798
797 002
150
787 724
756 045
160
783 669
726 080
170
794 722
758 051
180
697 707 584 727 679 064
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
28
Figura 6 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo para as amostras recolhidas no ensaio de EC a pH natural
sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios A a F realizados
Consultando a Tabela 6 podemos concluir que em meacutedia para as 3 h de ensaio foram
removidos cerca de 11 g O2L-1 o que corresponde a uma remoccedilatildeo de CQO de 62
A anaacutelise da Figura 6 permite verificar que para o tempo de 180 minutos se comeccedila a verificar
a tendecircncia para a formaccedilatildeo de um patamar na curva ajustada aos dados experimentais o que
significa que se estaacute perto de se atingir o maacuteximo de remoccedilatildeo de CQO com uma eficiecircncia
energeacutetica aceitaacutevel
Ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo
Nos 4 ensaios de EC realizados a pH natural com agitaccedilatildeo (100 rpm) cujos resultados de CQO
se encontram na Tabela 7 e na Figura 7 verifica-se tal como no caso anterior uma boa
reprodutibilidade dos resultados A curva ajustada agrave meacutedia dos resultados apresenta uma
clara tendecircncia para formar um patamar a tempo inferior ao verificado no ensaio sem
agitaccedilatildeo Este facto traduz-se numa remoccedilatildeo de CQO menor que foi aqui de apenas 36 ao
fim de 3 h
Nestes ensaios pretendia-se minimizar problemas de passivaccedilatildeo do eleacutetrodo aumentando a
eficiecircncia EC Poreacutem a remoccedilatildeo da CQO foi menor provavelmente porque a agitaccedilatildeo
destruiacutea os flocos formados
y = 5E-07x3 - 4E-05x2 - 0071x + 17896 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
A
B
C
D
E
F
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 7 ndash Resultados da variaccedilatildeo da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC
realizados a pH natural com agitaccedilatildeo
CQO g O2L-1
t min G H I J Meacutedia DP
0 1736 1817 1845 1698 1774 069
10
1800
1592 1696 147
30
1645
1529 1587 082
40 1601
1429 1515 121
60
1523 1445
1484 055
80 1381
1262 1321 084
100
1341
1212 1276 091
120 1218
1229
1224
130 1213
1125 1169 062
140 1236 1270
1253
150 1094
1087 1090
160 1086 1150
1118
170 1138 1193
1166
180 1138 1264 1196 965 1141 128
Figura 7 ndash Valores da CQO das amostras recolhidas ao longo do tempo nos ensaios de EC realizados a pH
natural com agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
y = 3E-07x3 + 8E-05x2 - 00603x + 17635 Rsup2 = 097
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
G
H
I
J
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Ensaios a pH 6 sem agitaccedilatildeo
Para os 4 ensaios de EC realizadas a pH inicial 6 sem agitaccedilatildeo cujos resultados da CQO para
as amostras recolhidas se encontram na Tabela 8 e Figura 8 o pH da amostra foi ajustado
com H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC
Mais uma vez foi obtido o ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos resultados experimentais
com uma boa correlaccedilatildeo observando-se a formaccedilatildeo de um patamar para tempos superiores a
160 min A remoccedilatildeo total de CQO nas 3 h de ensaios foi de 64 ligeiramente superior ao
valor observando para o ensaio em que natildeo foi efetuada correccedilatildeo ao pH inicial da suspensatildeo
Tabela 8 ndash Resultados de CQO obtidos para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a pH 6
sem agitaccedilatildeo bem como a meacutedia e o desvio padratildeo para esses resultados
CQO g O2L
-1
t min K L M N Meacutedia DP
0 1758 1758 1848 1758 1780 045
10 1726
1758
1742 023
30
1544 1567 1555 016
40
1379
1379
60 1119
1206 1242 1189 063
80
986
1099 1043 081
100 810
904
857 066
120
831
826 828 003
130
721
721
140 647 683 733
687 043
150 624 691 719
678 049
160 628 591 731
650 073
170 630 595 707
644 057
180 635 598 689 607 632 041
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 8 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo par os diferentes ensaios de EC realizados a pH 6 sem
agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
Ensaios a pH 4 sem agitaccedilatildeo
Foram realizados 3 ensaios de EC a pH inicial 4 tendo-se efetuado a correccedilatildeo ao pH com
H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC Os resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO nos
diferentes ensaios encontram-se na Tabela 9 e na Figura 9 A meacutedia e o desvio padratildeo
apresentados na tabela foram calculados apenas com dois dos ensaios O e P uma vez que os
resultados obtidos no ensaio Q se afastam muito dos obtidos nos outros ensaios tal como se
pode verificar na Figura 9 Este resultado diferente ainda que com um andamento idecircntico
deve estar relacionado com algum erro experimental cometido
Uma equaccedilatildeo do 3ordm grau tambeacutem se ajusta com uma boa correlaccedilatildeo agrave meacutedia dos resultados
experimentais obtidos apresentando uma espeacutecie de patamar inicial para aleacutem do jaacute
habitual patamar final O andamento inicial da curva deve estar relacionado com a formaccedilatildeo
no iniacutecio do ensaio de partiacuteculas muito finas que vatildeo posteriormente dar origem aos
agregados que sedimentam Estas partiacuteculas finas levam mais tempo a sedimentar e
ldquocontaminamrdquo com mais facilidade as amostras recolhidas para a determinaccedilatildeo da CQO
dando origem a valores mais elevados
No cocircmputo geral a remoccedilatildeo da CQO foi inferior agrave dos outros ensaios realizados sem
agitaccedilatildeo tendo sido de 53
y = 1E-06x3 + 6E-05x2 - 01082x + 18182 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
K
L
M
N
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 9 ndash Resultados da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC realizados a pH 4
sem agitaccedilatildeo
CQO mg L-1
t min O P Q Meacutedia DP
0 1466 1342 1448 1404 067
10
1361 1491 1361 092
30
1363 1532 1363 120
40
1384
60
1074
1074
80 1071
1293 1071 157
100
813 1180 813 259
120 731
1062 731 234
130 679
679
140 721 635 1132 678 265
150 590 682
636 065
160 586 641 889 613 162
170 604 634
619 022
180 494 574 920 534 227
Figura 9 ndash Valores da CQO para as amostras recolhidas ao longo do tempo de EC para o ensaio realizado
a pH 4 sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia dos ensaios O e P
y = 2E-06x3 - 00006x2 - 00205x + 14095 Rsup2 = 098
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
O
P
Q
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
33
4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade
e pH
Na Tabela 10 e na Figura 10 encontram-se os resultados obtidos para as variaccedilotildees de COf e de
NT nos ensaios realizados a pH natural sem e com agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo As
remoccedilotildees globais de COf para as diferentes condiccedilotildees experimentais apresentam posiccedilotildees
relativas semelhantes agraves observadas para a CQO o que eacute explicado pelo facto da remoccedilatildeo da
carga orgacircnica nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo se dar essencialmente por
floculaccedilatildeocoagulaccedilatildeo com apenas uma reduzida remoccedilatildeo de carga orgacircnica por oxidaccedilatildeo
anoacutedica
Quanto agraves remoccedilotildees de azoto total satildeo bastante mais reduzidas e com um padratildeo idecircntico ao
observado pelo COf e pela CQO Esta menor remoccedilatildeo do NT pode estar relacionada com o
facto do azoto total englobar diferentes formas de azoto e o processo de EC poder ser mais
adequado para a remoccedilatildeo de algumas das formas
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH independentemente do seu valor inicial observa-se um aumento ao
longo dos ensaios sendo o valor final do pH das suspensotildees ao fim de 3 h de
aproximadamente 13 Esta subida do pH estaacute relacionada com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que
estatildeo na base da formaccedilatildeo de flocos e que iraacute levar agrave remoccedilatildeo da carga orgacircnica da
suspensatildeo
Em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo da condutividade ao longo dos ensaios observam-se que ao longo dos
ensaios realizados a diferentes condiccedilotildees experimentais sucessivos aumentos e reduccedilotildees
Estes periacuteodos devem estar relacionados respetivamente com fases de maior formaccedilatildeo de
hidroacutexidos com elevada condutividade com fases de formaccedilatildeo de flocos e consequente
precipitaccedilatildeo e reduccedilatildeo de condutividade
Tabela 10 - Remoccedilotildees de COf e de NT obtidas nos ensaios de EC a pH natural sem e com
agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo
Remoccedilatildeo COf NT
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 60 37
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo 100 rpm 50 28
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo 70 43
2611 - pH 4 - s agitaccedilatildeo 57 33
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 10 ndash Variaccedilatildeo da COf e NT relativos no tempo para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a)
pH natural sem agitaccedilatildeo b) pH 6 sem agitaccedilatildeo c) pH 4 sem agitaccedilatildeo d) pH natural com agitaccedilatildeo
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
Tempo minutos
pH natural com agitaccedilatildeo
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH natural
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempominutos
pH 6
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH 4
COf NT
a) b)
c) d)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 11 ndash Valores da condutividade e do pH para as amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC
realizados sem agitaccedilatildeo a) pH natural b) pH 6 e c) pH 4
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12 com o objetivo de estudar o
efeito da diluiccedilatildeo sobre a eficiecircncia do meacutetodo Na Tabela 11 e na Figura 12 encontram-se os
resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo de ensaio para os dois testes
realizados bem como a meacutedia e o desvio padratildeo dos dados recolhidos Observa-se uma
grande dispersatildeo de resultados na parte final do ensaio apoacutes 2 h que se traduz num
coeficiente de correlaccedilatildeo da equaccedilatildeo de 3ordf ordem ajustada aos dados experimentais pior
que os anteriores Para este resultado tambeacutem teraacute contribuiacutedo o facto de apenas se terem
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 6
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 4
Cond
pH
pH
a) b)
c)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
36
realizado 2 ensaios Tal como nos casos anteriores observou-se a tendecircncia para a formaccedilatildeo
de um patamar na curva ajustada para tempos superiores a 2 h
Apesar da remoccedilatildeo da CQO ter sido de cerca de 72 valor mais elevado do que nos ensaios
sem diluiccedilatildeo note-se que a remoccedilatildeo absoluta de CQO for muito inferior tendo sido cerca de
6 g Lmdash1 quando nos casos anteriores se tinham observado valores superiores a 11 g Lmdash1
Tabela 11 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
CQO g O2L
-1
t min R S Meacutedia DP
0 785 900 843 081
10
866 866
30 601 669 635 049
60
538 538
100 379 449 414 050
120 293
293
130 270
270
140 281 350 315 049
150 201 346 273 102
160 200 360 280 114
170 197 382 290 131
180 162 314 238 108
Figura 12 ndash Variaccedilatildeo da CQO das amostras recolhidas ao longo da EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
y = -8E-08x3 + 00002x2 - 00704x + 8727 Rsup2 = 098
00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
R
S
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Quanto agrave variaccedilatildeo do pH ao longo dos ensaios (Figura 13) foi idecircntica agrave dos ensaios sem
diluiccedilatildeo ie aumentou durante o ensaio ateacute atingir o valor de aproximadamente 13 e
mantendo-se nesse valor ateacute ao fim do ensaio A variaccedilatildeo da condutividade (Figura 13)
apresentou tambeacutem um comportamento semelhante ao dos ensaios sem diluiccedilatildeo embora com
variaccedilotildees menos bruscas o que eacute normal pois a concentraccedilatildeo de poluentes existentes e
hidroacutexidos formados estaacute reduzida a metade
Figura 13 ndash Variaccedilatildeo da condutividade e do pH ao longo EC realizado a pH natural com diluiccedilatildeo de 12
sem agitaccedilatildeo
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados
Na Figura 14 comparam-se as remoccedilotildees relativas de CQO de COf e de NT para os ensaios
realizados a diferentes valores de pH inicial sem agitaccedilatildeo Verifica-se que as maiores
remoccedilotildees de CQO foram obtidas para pH inicial natural e 6 A este uacuteltimo pH tambeacutem se
observaram as maiores remoccedilotildees absolutas de COf e de TN
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural com diluiccedilatildeo
Cond pH
pH
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Figura 14 - Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e NT obtidas apoacutes 3h de tratamento de EC a pH
inicial natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo
Quando se comparam os ensaios realizados a pH natural com e sem agitaccedilatildeo (Figura 15)
observam-se remoccedilotildees absolutas de CQO de COf e de NT superiores para o ensaio realizado
sem agitaccedilatildeo Efetivamente a agitaccedilatildeo parece natildeo favorecer a formaccedilatildeo dos flocos ou
mesmo provocar a sua desagregaccedilatildeo
Aparentemente o facto de diluir o lixiviado original antes de efetuar o ensaio de
eletrocoagulaccedilatildeo tambeacutem natildeo introduz alteraccedilotildees positivas nos resultados pois a diluiccedilatildeo
leva a que as remoccedilotildees absolutas dos paracircmetros em anaacutelise decresccedilam significativamente
(Figura 16) O efeito da concentraccedilatildeo parece ser de extrema importacircncia sendo que quando
a concentraccedilatildeo eacute superior se devem formar flocos com massa criacutetica para sedimentarem com
maior facilidade
Na Figura 17 faz-se uma anaacutelise da remoccedilatildeo absoluta da CQO nas diferentes horas de ensaio
para os testes realizados a diferentes valores de pH inicial com e sem agitaccedilatildeo Verifica-se
que
A pH natural sem agitaccedilatildeo a remoccedilatildeo da CQO eacute a mais regular ao longo do tempo
Para os ensaios realizados a pH inicial 4 e 6 a remoccedilatildeo para a 3ordf hora eacute bastante
inferior agraves remoccedilotildees obtidas para as duas primeiras horas
Nos ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo a remoccedilatildeo durante a 3ordf hora eacute
miacutenima natildeo se justificando o prolongamento do ensaio para aleacutem de 2 h
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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verificamos uma remoccedilatildeo mais elevada da CQO na primeira hora de ensaio a pH 6 sem
agitaccedilatildeo Relativamente agrave segunda hora natildeo se verifica diferenccedilas significativas No entanto
na 3ordf hora verifica-se uma maior remoccedilatildeo no ensaio a pH natural sem agitaccedilatildeo
Figura 15 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC a pH inicial
natural com e sem agitaccedilatildeo
Figura 16 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC realizada a pH
inicial natural com e sem diluiccedilatildeo da amostra inicial
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 11 - pH natural - c agitaccedilatildeo 100 rpm
X0-X
CQO
COf
NT
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 12 - pH natural - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
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Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
43
Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
47
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
48
Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
ii
Agradecimentos
Agradeccedilo em primeiro lugar agrave Resiestrela e agrave Universidade da Beira Interior por terem
respetivamente cedido as amostras com que foi realizado o trabalho e facultado as condiccedilotildees
fiacutesicas para a sua realizaccedilatildeo Tambeacutem agrave Fundaccedilatildeo para a Ciecircncia e a Tecnologia FCT quero
deixar o meu agradecimento pelo financiamento deste trabalho inserido no
Projecto_PTDC_AAC-AMB_103112_2008 intitulado ldquoDegradaccedilatildeo eletroquiacutemica de lixiviados de
aterros sanitaacuteriosrdquo
Agrave minha orientadora Professora Doutora Ana Carreira Lopes por todos os conhecimentos
transmitidos apoio disponibilidade atenccedilatildeo e conselhos
Quero agradecer tambeacutem agrave Professora Doutora Maria Joseacute Pacheco pela disponibilidade
conhecimentos transmitidos e as risadas partilhadas Agradeccedilo tambeacutem a Professora Doutora
Maria de Lurdes Ciriacuteaco pela disponibilidade colaboraccedilatildeo e conhecimentos transmitidos
Aos meus avoacutes pelo carinho e por permitirem a realizaccedilatildeo desta etapa Sem eles natildeo seria
possiacutevel Agrave minha Matildee Nando e aos meus irmatildeos pelo carinho paciecircncia e forccedila que sempre
me deram
Ao meu amigo e companheiro Francisco Marques que apesar de tudo contribuiu para que
alcanccedilasse esta etapa Pela sua amizade e honestidade que contribui para eu ser a pessoa que
sou
Agraves minhas amigas Telma e Andreia que apesar da distacircncia estatildeo sempre presentes Agrave Edite
pela amizade companheirismo e risadas partilhadas no laboratoacuterio Ao Siacutelvio pela amizade e
apoio que estiveram presentes ao longo deste ano
Agrave Annabel pela convivecircncia e pelos sorrisos partilhados E principalmente pela ajuda e
conhecimentos transmitidos que contribuiacuteram para a conclusatildeo deste trabalho
Agrave Debora pela sua colaboraccedilatildeo e experiecircncia transmitida que permitiram a minha integraccedilatildeo
neste trabalho
Aos professores da UBI e ao Departamento de Quiacutemica que me acompanharam e tornaram
possiacutevel a realizaccedilatildeo deste sonho
Por uacuteltimo quero agradecer a todas a pessoas que direta ou indiretamente contribuiacuteram para
a conclusatildeo desta etapa
A todos
Muito Obrigada
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
iii
Resumo
Neste trabalho estudou-se a aplicaccedilatildeo de teacutecnicas eletroquiacutemicas de eletrocoagulaccedilatildeo para a
remoccedilatildeo de carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterios As amostras de lixiviado usadas
foram recolhidas em fevereiro na Estaccedilatildeo de Tratamento de Aacuteguas Lixiviantes da Resiestrela
na Capinha Fundatildeo agrave entrada do sistema bioloacutegico Usaram-se acircnodos consumiacuteveis de ferro e
a intensidade de corrente aplicada foi de 25 A O volume usado em cada ensaio foi de 05 L e
foram testadas diferentes condiccedilotildees experimentais nomeadamente o pH inicial do lixiviado
a existecircncia de agitaccedilatildeo durante os ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo e o efeito da diluiccedilatildeo da
amostra inicial de lixiviado Os paracircmetros de controlo usados para seguir a evoluccedilatildeo dos
ensaios foram a carecircncia quiacutemica de oxigeacutenio (CQO) o carbono orgacircnico filtrado (COf) o
azoto total a condutividade e o pH
Os resultados obtidos permitiram concluir que ao fim de duas horas a eficiecircncia da
eletrocoagulaccedilatildeo comeccedila a diminuir comeccedilando a remoccedilatildeo da CQO a apresentar diminuiccedilatildeo
na taxa de remoccedilatildeo Os melhores resultados para a remoccedilatildeo absoluta da carga orgacircnica foram
obtidos nos ensaios realizados a pH inicial de 6 logo seguidos pelos ensaios realizados a pH
natural Foram tambeacutem os ensaios realizados a pH inicial 6 em particular durante a primeira
hora de ensaio que apresentaram uma maior remoccedilatildeo especiacutefica da CQO quer por massa de
Fe consumido quer por energia eleacutetrica gasta Contudo os ensaios realizados a pH natural
apresentaram tambeacutem resultados muito promissores tendo a vantagem de natildeo necessitarem
da correccedilatildeo inicial do pH
Palavras ndash Chave Aterros Sanitaacuterios Lixiviados Eletrocoagulaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
iv
Abstract
In this work the application of electrocoagulation techniques for the removal of organic load
from sanitary landfill leachates was studied The leachate samples used were collected in
February at the entrance of the biological treatment in the Leachate Treatment Plant of
Resiestrela in Capinha Fundatildeo Iron consumable anodes were used in the electrocoagulation
assays and the intensity of the applied current was 25 A The volume used in each assay was
05 L and different experimental conditions were tested namely different initial pH of the
leachate existence of stirring during the tests and effect of leachate samples dilution The
control parameters used to monitor the progress of the tests were chemical oxygen demand
(COD) filtered organic carbon (COf) total nitrogen conductivity and pH
The results showed that after two hours of electrocoagulation efficiency decreases with the
consequent decrease in the COD removal rate The best results for the complete removal of
the organic load were obtained in tests carried out at an initial pH of 6 immediately followed
by tests at natural pH Tests run at an initial pH of 6 have also shown particularly during the
first hour higher specific removal of COD per mass of Fe and per electrical energy
consumed However tests conducted at natural pH also showed promising results with the
advantage of not requiring initial pH adjustment
Key words Sanitary Landfill Leachates Electrocoagulation
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
v
Lista de siacutembolos e abreviaturas
CBO Carecircncia Bioquiacutemica de Oxigeacutenio
COf Carbono Orgacircnico Filtrado
CQ Coagulaccedilatildeo Quiacutemica
CQO Carecircncia Quiacutemica de Oxigeacutenio
DP Desvio Padratildeo
EC Eletrocoagulaccedilatildeo
Esp Consumo de Energia Especiacutefico
ETAL Estaccedilatildeo de Tratamento de Aacuteguas Lixiviantes
ETRS Estaccedilatildeo de Tratamento de Resiacuteduos Soacutelidos
F Constante de Faraday
I Intensidade de Corrente
NT Azoto Total
NTK Azoto Total de Kjeldahl
OI Osmose inversa
POA Processos oxidativos avanccedilados
RSU Resiacuteduos soacutelidos urbanos
SBR Reatores Descontiacutenuos Sequenciais
SBRA Reatores descontiacutenuos sequenciais anaeroacutebios
SD Soacutelidos dissolvidos
SS Soacutelidos suspensos
ST Soacutelidos totais
Θ Tempo
TOC Carbono Orgacircnico Total
U Diferenccedila de Potencial
UF Ultrafiltraccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
Iacutendice
Capiacutetulo 1 ndash Introduccedilatildeo e Objetivos 1
Capiacutetulo 2 ndash Fundamentos Teoacutericos 2
21 Resiacuteduos Soacutelidos Urbanos 2
22 Aterros Sanitaacuterios 4
23 Lixiviados de aterros sanitaacuterios 6
24 Tratamento de Lixiviados 7
241 Transferecircncia de Lixiviados 8
242 Tratamento Bioloacutegico 8
243 Tratamentos Fiacutesico-Quiacutemicos 10
244 Tratamento por Membranas 12
245 Tratamentos Eletroquiacutemicos 14
Capiacutetulo 3 ndash Materiais e Meacutetodos 21
31 ndash Reagentes 21
32 ndash Paracircmetros de Controlo 22
33 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo 23
Capiacutetulo 4 ndash Resultados e Discussatildeo 25
41 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo 26
411 ndash Amostras sem diluiccedilatildeo 26
4111 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo da CQO 26
4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade e pH 33
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo 35
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados 37
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia eleacutetrica 40
Bibliografia 45
Anexos 48
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
1
Capiacutetulo 1 ndash Introduccedilatildeo e Objetivos
O tratamento de resiacuteduos soacutelidos urbanos tornou-se problema seacuterio devido ao aumento da
populaccedilatildeo mundial e a alteraccedilotildees nos haacutebitos de consumo O aterro sanitaacuterio eacute um dos
meacutetodos mais usados em todo o mundo para a gestatildeo dos resiacuteduos soacutelidos urbanos Durante ou
apoacutes a operaccedilatildeo do aterro sanitaacuterio satildeo produzidos lixiviados devido agrave humidade dos resiacuteduos
no local a reaccedilotildees quiacutemicas e fiacutesicas de eliminaccedilatildeo de resiacuteduos agrave percolaccedilatildeo da aacutegua das
chuvas e ao aumento do niacutevel da aacutegua subterracircnea (Veli et al 2008) A necessidade de tratar
estes lixiviados eacute premente uma vez que os lixiviados possuem quantidades de compostos
orgacircnicos e refrataacuterios elevadas Este facto conduz a uma baixa biodegrabilidade e
consequentemente agrave fraca eficaacutecia do tratamento bioloacutegico no tratamento destes lixiviados
nas Estaccedilotildees de Tratamento de Aacuteguas Lixiviantes (ETAL) Desta forma a necessidade de
implementar preacute-tratamentos eou poacutes-tratamentos que complementem os tratamentos
bioloacutegicos tornou-se cada vez mais importante
O objetivo deste trabalho consistiu em estudar a aplicaccedilatildeo da eletrocoagulaccedilatildeo para a
reduccedilatildeo da carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterios Para atingir este objetivo foram
colhidas amostras nos lixiviados do aterro sanitaacuterio da Resiestrela na Capinha Concelho do
Fundatildeo que foram submetidas ao processo eletroquiacutemico de eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro tendo-se testado diferentes condiccedilotildees experimentais
O trabalho realizado aqui descrito encontra-se organizado em quatro partes distintas O
Capiacutetulo 2 onde depois de uma breve descriccedilatildeo da complexidade dos lixiviados se apresenta
o estado da arte dos principais processos usados no tratamento dos lixiviados de aterros
sanitaacuterios dando-se especial ecircnfase agraves teacutecnicas eletroquiacutemicas e em particular aos
processos de eletrocoagulaccedilatildeoeletrofloculaccedilatildeo
No Capiacutetulo 3 listam-se os reagentes e descrevem-se as principais teacutecnicas de anaacutelise usadas
para o controlo dos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo embora a descriccedilatildeo detalhada das teacutecnicas
esteja nos Anexos Neste capiacutetulo apresentam-se tambeacutem descriccedilotildees dos ensaios de
eletrocoagulaccedilatildeo e das diferentes condiccedilotildees experimentais testadas
No Capiacutetulo 4 apresentam-se os resultados experimentais para os ensaios realizados que satildeo
tambeacutem aqui comentados tirando-se algumas conclusotildees Contudo as principais conclusotildees
estatildeo no Capiacutetulo 5 onde tambeacutem se indicam algumas previsotildees para trabalho futuro
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
2
Capiacutetulo 2 ndash Fundamentos Teoacutericos
Agrave medida que se verifica o desenvolvimento das sociedades e consequentemente a melhoria
da qualidade de vida dos habitantes acumulam-se enormes quantidades de resiacuteduos
principalmente nos grandes centros urbanos Desta forma torna-se necessaacuterio criar poliacuteticas
de gestatildeo de resiacuteduos soacutelidos traccedilando alternativas de eliminaccedilatildeo ou ateacute mesmo de
reutilizaccedilatildeo destes resiacuteduos soacutelidos Neste capiacutetulo seratildeo introduzidos alguns conceitos
relacionados com os resiacuteduos soacutelidos urbanos nomeadamente sobre os aterros sanitaacuterios e os
principais processos para tratar os lixiviados formados nesses aterros
21 Resiacuteduos Soacutelidos Urbanos
Na legislaccedilatildeo portuguesa as poliacuteticas de gestatildeo dos resiacuteduos soacutelidos contendo alternativas de
eliminaccedilatildeo ou ateacute mesmo de reutilizaccedilatildeo destes resiacuteduos soacutelidos em Portugal estatildeo contidas
no Decreto-Lei nordm 1782006 de 5 de Setembro Por reutilizaccedilatildeo entende-se a reintroduccedilatildeo
sem alteraccedilotildees significativas de substacircncias objetos ou produtos nos circuitos de produccedilatildeo
ou de consumo de forma a evitar a produccedilatildeo de resiacuteduos
O Decreto-Lei nordm 1832009 de 10 de Agosto estabelece o regime juriacutedico da disposiccedilatildeo de
resiacuteduos em aterro os requisitos gerais a observar na conceccedilatildeo construccedilatildeo exploraccedilatildeo
encerramento e poacutes-encerramento de aterros incluindo caracteriacutesticas teacutecnicas especiacuteficas
para cada classe de aterros Descrevem-se em seguida as principais caracteriacutesticas das
diferentes classes de resiacuteduos de acordo com o referido Decreto-Lei
Resiacuteduo hospitalar ndash resiacuteduo resultante de atividades meacutedicas desenvolvidas em unidades de
prestaccedilatildeo de cuidados de sauacutede em atividades de prevenccedilatildeo diagnoacutestico tratamento
reabilitaccedilatildeo e investigaccedilatildeo relacionada com seres humanos ou animais em farmaacutecias em
atividades meacutedico-legais de ensino e em quaisquer outras que envolvam procedimentos
invasivos tais como acupunctura piercings e tatuagens
Resiacuteduo industrial ndash resiacuteduo gerado em processos produtivos industriais bem como o que
resulte das atividades de produccedilatildeo e distribuiccedilatildeo de eletricidade gaacutes e aacutegua
Resiacuteduo inerte ndash resiacuteduo que natildeo sofre transformaccedilotildees fiacutesicas quiacutemicas ou bioloacutegicas
importantes e em consequecircncia natildeo pode ser soluacutevel nem inflamaacutevel nem ter qualquer
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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outro tipo de reaccedilatildeo fiacutesica ou quiacutemica e natildeo pode ser biodegradaacutevel nem afetar
negativamente outras substacircncias com as quais entre em contacto de forma susceptiacutevel de
aumentar a poluiccedilatildeo do ambiente ou prejudicar a sauacutede humana e cujos lixiviabilidade total
conteuacutedo poluente e ecotoxicidade do lixiviado satildeo insignificantes e em especial natildeo potildeem
em perigo a qualidade das aacuteguas superficiais e ou subterracircneas
Resiacuteduo perigoso ndash resiacuteduo que apresente pelo menos uma caracteriacutestica de perigosidade
para a sauacutede ou para o ambiente nomeadamente os identificados como tal na Lista Europeia
de Resiacuteduos
Resiacuteduo urbano ndash resiacuteduo proveniente de habitaccedilotildees bem como outro resiacuteduo que pela sua
natureza ou composiccedilatildeo seja semelhante ao resiacuteduo proveniente de habitaccedilotildees
Os resiacuteduos soacutelidos urbanos (RSU) vulgarmente designados por lixo constituem um dos
problemas das sociedades modernas Para aleacutem da degradaccedilatildeo da paisagem a deposiccedilatildeo
inadequada dos resiacuteduos soacutelidos apresenta vaacuterios aspetos negativos de que se destacam
- poluiccedilatildeo dos terrenos e recursos aquiacuteferos subterracircneos por lixiviaccedilatildeo de substacircncias toacutexicas
presentes nos resiacuteduos em particular as que natildeo sofrem biodegradaccedilatildeo e que se podem
acumular nas cadeias alimentares
- dispersatildeo do ldquolixordquo devido a condiccedilotildees meteoroloacutegicas
- libertaccedilatildeo de metano proveniente da biodegradaccedilatildeo que pode contribuir para o efeito de
estufa eou dar origem a explosotildees e incecircndios
- incineraccedilatildeo fortuita na lixeira que pode levar agrave libertaccedilatildeo de gases toacutexicos para a
atmosfera
Na Figura 1 apresenta-se um esquema de tratamento de resiacuteduos soacutelidos numa Estaccedilatildeo de
Tratamento de Resiacuteduos Soacutelidos (ETRS) que mostra o destino final apoacutes vaacuterias operaccedilotildees de
tratamento dos resiacuteduos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 1 - Esquema de tratamento de resiacuteduos soacutelidos numa ETRS1
22 Aterros Sanitaacuterios
O crescimento da populaccedilatildeo e o aumento de materiais de consumo tecircm originado quantidades
cada vez maiores de resiacuteduos soacutelidos urbanos Assim a deposiccedilatildeo em aterro sanitaacuterio torna-se
importante para lidar com os resiacuteduos soacutelidos gerados (Bashir et al 2009)
Segundo o Decreto-Lei nordm 1832009 de 10 de Agosto entende-se por aterro a instalaccedilatildeo de
eliminaccedilatildeo de resiacuteduos atraveacutes da sua deposiccedilatildeo acima ou abaixo da superfiacutecie natural
incluindo
i) As instalaccedilotildees de eliminaccedilatildeo internas considerando-se como tal os aterros onde o
produtor de resiacuteduos efetua a sua proacutepria eliminaccedilatildeo de resiacuteduos no local de produccedilatildeo
ii) Uma instalaccedilatildeo permanente considerando-se como tal a que tiver uma vida uacutetil
superior a um ano usada para armazenagem temporaacuteria
A disposiccedilatildeo final de resiacuteduos soacutelidos urbanos e industriais em aterro sanitaacuterio continua a ser
um meacutetodo amplamente aceite e utilizado principalmente devido agraves suas vantagens
econoacutemicas (Renou et al 2008 Pi et al 2009 Guo et al 2010 Panizza et al 2010
Orkun and Kuleyin 2010 Li et al 2011) Estudos comparativos entre os diversos meios
possiacuteveis de eliminaccedilatildeo dos resiacuteduos soacutelidos urbanos (aterros incineraccedilatildeo compostagem etc)
tecircm mostrado que o processo mais barato em termos de exploraccedilatildeo e de custos de capital eacute
1 httpwwwliporptuploadLiporficheirosPlano20EstratC3A9gico_2007_20016pdf (acedido em 19-6-2012)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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a deposiccedilatildeo em aterro (Renou et al 2008 Panizza et al 2010) Aleacutem disso o aterro
minimiza inconvenientes ambientais e permite decompor os resiacuteduos sob condiccedilotildees
controladas ateacute agrave sua eventual transformaccedilatildeo em materiais relativamente inertes eou
material estabilizados (Renou et al 2008)
Figura 2 ndash Corte esquemaacutetico de um aterro sanitaacuterio2
Apoacutes a deposiccedilatildeo em aterro os resiacuteduos soacutelidos sofrem alteraccedilotildees bioloacutegicas e fisico-
quiacutemicas Consequentemente a degradaccedilatildeo da fraccedilatildeo orgacircnica dos resiacuteduos em combinaccedilatildeo
com a aacutegua da chuva por percolaccedilatildeo leva agrave formaccedilatildeo de um liacutequido altamente contaminado
chamado ldquolixiviadordquo (Guo et al 2010) cuja infiltraccedilatildeo pode levar agrave contaminaccedilatildeo dos solos
e eventualmente agrave das aacuteguas subterracircneas (Veli et al 2008)
2 httpwwwreciclotecaorgbrDefaultaspID=7ampEditoria=2ampSubEditoria=3ampVer=1 (acedido em 19-6-2012)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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23 Lixiviados de aterros sanitaacuterios
Os lixiviados de aterros sanitaacuterios satildeo definidos como efluentes aquosos gerados como
consequecircncia da percolaccedilatildeo da chuva atraveacutes dos resiacuteduos soacutelidos Contecircm um grande nuacutemero
de compostos alguns dos quais podem causar problemas na sauacutede humana e na natureza
quando libertados no ambiente natural nomeadamente poluentes orgacircnicos azoto
amoniacal sais inorgacircnicos metais pesados e compostos xenobioacuteticos (Renou et al 2008
Bashir et al 2009 Panizza et al 2010 Aziz et al 2010) A sua composiccedilatildeo quiacutemica pode
ser afetada por vaacuterios fatores como a idade do aterro a precipitaccedilatildeo sazonal e a origem dos
resiacuteduos (Panizza et al 2010) Assim a composiccedilatildeo do lixiviado e a concentraccedilatildeo de
contaminantes depende da composiccedilatildeo dos resiacuteduos soacutelidos depositados no aterro e da sua
idade Geralmente os aterros satildeo classificados como ldquojovemrdquo para menos de 5 anos ldquomeia
idaderdquo para 5-10 anos ldquovelhordquo para mais 10 anos (Veli et al 2008 Panizza et al 2010) Em
geral os lixiviados dos aterros ldquojovensrdquo possuem cargas poluentes muito mais elevadas do
que os ldquovelhosrdquo (Bashir et al 2010) embora estes uacuteltimos tenham uma biodegrabilidade
inferior (Zhao et al 2010a)
As caracteriacutesticas de um lixiviado podem ser representadas por paracircmetros baacutesicos
nomeadamente carecircncia quiacutemica de oxigeacutenio (CQO) carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio (CBO)
BODCQO pH soacutelidos suspensos (SS) azoto de Kjeldahl (NTK) azoto amoniacal e metais
pesados (Renou et al 2008) Na tabela 1 apresentam-se as caracteriacutesticas tiacutepicas de
lixiviados jovens e velhos
Face agraves composiccedilotildees apresentadas por estes dois tipos de lixiviados eacute crucial o seu
tratamento uma vez que lixiviados natildeo tratados podem permear os solos poluindo-os
misturar-se com aacuteguas subterracircneas e superficiais tornando-as inadequadas para fins
humanos ou mesmo desaconselhando a sua utilizaccedilatildeo para qualquer outro fim (Zhao et al
2010b)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 1 ndash Caracteriacutesticas tiacutepicas de lixiviado (Deng and Englehardt 2007)
Lixiviado
Jovem (lt 1-2 anos) Velho (gt 5-10 anos)
pH 6 66 ndash 75
CQO (mgL) 3000 - 60000 100 ndash 500
CBO5CQO 06 ndash 10 0 ndash 03
COT (mgL) 1500 - 20000 80 ndash 160
TSS (mgL) 200 ndash 2000 100 - 400
N-NH3 (mgL) 10 - 800 20 ndash 40
N-Orgacircnico (mgL) 10 ndash 800 80 - 120
Ca2+ (mgL) 200 - 3000 100 ndash 400
Mg2+ (mgL) 50 ndash 15000 50 - 200
SO42- (mgL) 50 - 1000 20 ndash 50
Cl- (mgL) 200 - 3000 100 - 400
24 Tratamento de Lixiviados
Os meacutetodos existentes para o tratamento de lixiviados de aterros sanitaacuterios podem ser
classificados como quiacutemicos fiacutesicos ou bioloacutegicos Os meacutetodos fiacutesicos mais utilizados satildeo o
arejamente e a filtraccedilatildeo por membranas A coagulaccedilatildeo-floculaccedilatildeo a precipitaccedilatildeo quiacutemica e
os meacutetodos de oxidaccedilatildeo quiacutemica ou eletroquiacutemica encontram-se entre os meacutetodos quiacutemicos
mais usados (Guo et al 2010) Descrevem-se em seguida alguns dos meacutetodos disponiacuteveis
para o tratamento deste tipo de lixiviados
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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241 Transferecircncia de Lixiviados
A transferecircncia de lixiviados para sistemas de tratamento de esgoto domeacutestico e a reciclagem
do lixiviado ao aterro satildeo dois sistemas usados para a resoluccedilatildeo do problema colocado pela
existecircncia das aacuteguas lixiviantes
Tratamento combinado com esgoto domeacutestico
Haacute alguns anos este tratamento era comum no tratamento de lixiviado devido agrave sua
manutenccedilatildeo faacutecil e ao reduzido custo de operaccedilatildeo Poreacutem esta opccedilatildeo tem sido posta em
causa devido agrave presenccedila de compostos orgacircnicos inibitoacuterios com baixa biodegrabilidade e agrave
presenccedila de metais pesados no lixiviado o que reduz a eficiecircncia do tratamento e conduz a
um aumento da concentraccedilatildeo destes constituintes no efluente Um argumento a favor deste
tratamento alternativo eacute o facto de natildeo ser necessaacuterio adicionar foacutesforo e azoto uma vez
que o primeiro se encontra no esgoto domeacutestico e o segundo no lixiviado (Renou et al 2008)
Reciclagem
A reciclagem do lixiviado tem sido utilizada nos uacuteltimos dez anos visto ser uma das opccedilotildees
disponiacuteveis menos cara Um dos benefiacutecios desta teacutecnica eacute o facto do aumento de
recirculaccedilatildeo de lixiviado aumentar o teor de humidade num sistema de reator controlado e
promover a distribuiccedilatildeo de nutrientes e enzimas Desta forma natildeo soacute aumenta a qualidade do
lixiviado como tambeacutem diminui o tempo necessaacuterio agrave estabilizaccedilatildeo de vaacuterias deacutecadas para 2 a
3 anos (Renou et al 2008)
242 Tratamento Bioloacutegico
Devido agrave sua fiabilidade simplicidade e razatildeo custo-eficiecircncia elevada o tratamento
bioloacutegico eacute o mais comum no tratamento da maior parte dos lixiviados contendo altas
concentraccedilotildees de BOD A biodegradaccedilatildeo eacute realizada por microrganismos que podem degradar
os compostos orgacircnicos obtendo-se dioacutexido de carbono em condiccedilotildees aeroacutebias e biogaacutes (uma
mistura que conteacutem essencialmente CO2 e CH4) em condiccedilotildees anaeroacutebias (Renou et al
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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2008) No entanto este meacutetodo pode ser aplicado apenas no tratamento de lixiviados jovens
uma vez que aiacute a concentraccedilatildeo de metais pesados eacute baixa a reduzida biodegrabilidade dos
outros tipos de lixiviados impede que este processo seja efetivo (Zhao et al 2010a)
Tratamento Aeroacutebio
O tratamento aeroacutebio deve permitir uma reduccedilatildeo parcial de poluentes orgacircnicos
biodegradaacuteveis e tambeacutem deve conduzir agrave nitrificaccedilatildeo do azoto amoniacal Os processos
bioloacutegicos aeroacutebios baseados no crescimento de biomassa suspensa tais como lagoas
arejadas lamas ativadas e reatores descontiacutenuos sequenciais (SBR) tecircm sido amplamente
estudados e aplicados (Renou et al 2008)
As lagoas arejadas satildeo geralmente vistas como um meacutetodo eficaz para a remoccedilatildeo de agentes
patogeacutenicos compostos orgacircnicos e inorgacircnicos e de custos de operaccedilatildeo e manutenccedilatildeo
reduzidos Estes atributos fazem delas escolhas populares para o tratamento de aacuteguas
residuais (Renou et al 2008)
O processo de lamas ativadas eacute muito aplicado como tratamento de aacuteguas residuais e como
co-tratamento de lixiviados e esgoto No entanto nas ultimas deacutecadas este meacutetodo mostrou
ser insuficiente para lidar com lixiviados de aterros sanitaacuterios apesar de poder ser eficiente
na remoccedilatildeo de carbono orgacircnico nutrientes e teor de azoto apresenta demasiadas
desvantagens tais como (Renou et al 2008)
sedimentaccedilatildeo inadequada e necessidade de mais arejamento
alto custo energeacutetico e produccedilatildeo de lamas
inibiccedilatildeo microbiana devido agrave elevada concentraccedilatildeo de azoto amoniacal
O sistema SBR eacute adequado para os processos nitrificaccedilatildeo e desnitrificaccedilatildeo uma vez que
fornece um regime de exploraccedilatildeo compatiacutevel com a oxidaccedilatildeo do carbono orgacircnico e a
nitrificaccedilatildeo A grande flexibilidade deste processo eacute particularmente importante quando se
considera o tratamento de lixiviados com um elevado grau de variabilidade em termos de
qualidade e quantidade (Renou et al 2008)
Tratametno Anaeroacutebio
O tratamento anaeroacutebio eacute adequado para tratar efluentes de elevada carga orgacircnica tais
como lixiviados de aterros jovens Contrariamente aos processos aeroacutebios a digestatildeo
anaeroacutebia conserva energia e produz muito poucos soacutelidos embora as velocidades de reaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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sejam baixas Aleacutem disso eacute possiacutevel utilizar o metano produzido para aquecer o digestor que
trabalha geralmente a 35 ordmC (Wiszniowski et al 2006 Renou et al 2008) Podem ser
utilizados diferentes reatores tais como filtros anaeroacutebios reactores descontiacutenuos
sequenciais anaeroacutebios (SBRA) (Wiszniowski et al 2006)
As principais vantagens deste processo satildeo (Wiszniowski et al 2006)
a elevada eficiecircncia na remoccedilatildeo de substrato (gt 90 de BOD)
ser necessaacuterio um teor reduzido de foacutesforo como nutriente para o crescimento das
bacteacuterias anaeroacutebias
uma produccedilatildeo reduzida de lamas
um baixo consumo energeacutetico
a produccedilatildeo de biogaacutes que pode ser reaproveitada
As principais desvantagens residem (Wiszniowski et al 2006)
nos metais pesados podem dificultar a digestatildeo
na toxicidade do amoniacuteaco e na dificuldade em eliminaacute-lo
no facto de ser sensiacutevel a alteraccedilotildees de pH e de temperatura
243 Tratamentos Fiacutesico-Quiacutemicos
Coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
A coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo tem sido utilizada para remoccedilatildeo de CQO cor turbidez e SS (Bashir
et al 2009) Pode ser utilizada com sucesso no tratamento de lixiviados de aterros velhos Eacute
muito usada como um preacute-tratamento para a osmose inversa ou o tratamento bioloacutegico ou
como um passo de tratamento de polimento final a fim de remover mateacuteria orgacircnica natildeo
biodegradaacutevel O sulfato de alumiacutenio o sulfato ferroso e o sulfato-cloro feacuterrico tem sido os
coagulantes mais usados embora possam ser usados poliacutemeros sinteacuteticos e biofloculantes
Existem trabalhos publicados da accedilatildeo de biofloculantes em comparaccedilatildeo com os coagulantes
inorgacircnicos tradicionais para a diminuiccedilatildeo de aacutecidos huacutemicos (Renou et al 2008)
Vaacuterios estudos tecircm sido relatados na anaacutelise de coagulaccedilatildeo-floculaccedilatildeo para o tratamento de
lixiviados visando a otimizaccedilatildeo do processo ou seja a seleccedilatildeo do coagulante mais
apropriado a identificaccedilatildeo das melhores condiccedilotildees experimentais e a avaliaccedilatildeo do pH oacutetimo
Poreacutem este tratamento apresenta desvantagens como a produccedilatildeo de lamas consistentes e o
aumento da concentraccedilatildeo de alumiacutenio ou ferro na fase liacutequida (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Precipitaccedilatildeo Quiacutemica
A precipitaccedilatildeo quiacutemica tem sido muito utilizada como preacute-tratamento com o objetivo de
remover o azoto amoniacal Alguns estudos confirmaram que o desempenho do processo de
lamas ativadas poderia ser significativamente afetado por uma elevada concentraccedilatildeo de
azoto amoniacal pois a remoccedilatildeo de CQO diminui de 95 para 79 quando a concentraccedilatildeo de
azoto amoniacal no efluente aumenta de 50 para 800 mg L-1 (Renou et al 2008) Nestes
casos a precipitaccedilatildeo quiacutemica pode ser usada para aumentar o rendimento dos processos
bioloacutegicos
Adsorccedilatildeo
A adsorccedilatildeo de poluentes em carbono ativado em colunas ou na forma de poacute proporciona
uma melhor reduccedilatildeo dos niacuteveis de CQO bastante melhor que a resultante do uso de meacutetodos
quiacutemicos qualquer que seja a concentraccedilatildeo da mateacuteria orgacircnica A principal desvantagem
deste meacutetodo eacute a necessidade de regeneraccedilatildeo frequente das colunas ou em alternativa um
consumo elevado de carvatildeo ativado em poacute
A adsorccedilatildeo por carvatildeo ativado tem sido utilizado juntamente como o tratamento bioloacutegico
para o tratamento eficaz de lixiviado de aterro Os compostos natildeo biodegradaacuteveis a CQO
inerte e a cor podem ser reduzidas por este processo a niacuteveis aceitaacuteveis para lixiviados
tratados biologicamente (Renou et al 2008)
Air stripping
O esgotamento de soluccedilotildees eacute o meacutetodo mais comum para eliminar elevadas concentraccedilotildees de
azoto amoniacal no tratamento de aacuteguas residuais Por norma encontram-se niacuteveis elevados
de azoto amoniacal nos lixiviados e este meacutetodo pode ser bem sucedido para a eliminaccedilatildeo
deste poluente Para que este meacutetodo seja eficiente eacute necessaacuterio usar valores de pH elevados
e tratar o gaacutes libertado com H2SO4 ou HCl No entanto este meacutetodo apresenta alguns
inconvenientes nomeadamente o NH3 que eacute libertado para a atmosfera podendo causar um
grave problema de poluiccedilatildeo se o amoniacuteaco natildeo for bem absorvido nas soluccedilotildees de H2SO4 ou
HCl Outros problemas na torre de extraccedilatildeo satildeo causados pelo carbonato de caacutelcio utilizado
no ajuste do pH e a formaccedilatildeo de espumas o que impotildee a utilizaccedilatildeo de torres de extraccedilatildeo
grande (Renou et al 2008)
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Oxidaccedilatildeo Quiacutemica
A oxidaccedilatildeo quiacutemica eacute um meacutetodo que pode ser usado para o tratamento de efluentes
contendo compostos refrataacuterios como os lixiviados Recentemente tem-se verificado um
interesse crescente em processos apelidados de processos oxidativos avanccedilados (POA) (Renou
et al 2008) A maioria deles com excepccedilatildeo da ozonizaccedilatildeo simples que utiliza apenas O3 usa
uma combinaccedilatildeo de oxidantes fortes tais como O3 e H2O2 irradiaccedilatildeo ultravioleta ultrasons
ou feixe de eletrotildees e catalisadores (iotildees metaacutelicos de transiccedilatildeo ou fotocalisadores) tais
como iotildees de ferro (oxidaccedilatildeo de Fenton) e TiO2 (Renou et al 2008 Vilar et al 2011 Cortez
et al 2011) No entanto verificam-se alguns inconvenientes na aplicaccedilatildeo de POAs dos quais
se destacam os consumos elevados de energia eleacutetrica e a necessidade de doses elevadas de
oxidante para ocorrer a mineralizaccedilatildeo completa dos poluentes tornando os processos
economicamente caros (Renou et al 2008 Wiszniowski et al 2006)
244 Tratamento por Membranas
A microfiltraccedilatildeo a nanofiltraccedilatildeo a ultrafiltraccedilatildeo e a osmose inversa satildeo os principais
processos de membrana aplicados no tratamento de lixiviado de aterros sanitaacuterios (Renou et
al 2008)
Microfiltraccedilatildeo
A microfiltraccedilatildeo eacute eficaz na remoccedilatildeo de coloides e de material em suspensatildeo Poreacutem natildeo
pode ser utilizado sozinho sendo usado como um preacute-tratamento de outro processo de
membranas como ultrafiltraccedilatildeo nanofiltraccedilatildeo e osmose inversa (Renou et al 2008)
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Nanofiltraccedilatildeo
A tecnologia de nanofiltraccedilatildeo tem uma abordagem versaacutetil para alcanccedilar vaacuterios objetivos da
qualidade da aacutegua tais como controle de contaminantes orgacircnicos inorgacircnicos e
microbianos As membranas de nanofiltraccedilatildeo estudadas normalmente satildeo feitas de filmes
polimeacutericos com um cut-off molecular entre 200 e 2000 Da A alta taxa de rejeiccedilatildeo de iotildees
sulfatos e de mateacuteria orgacircnica dissolvida juntamente com a baixa rejeiccedilatildeo de cloreto de
soacutedio reduz o volume do concentrado Poreacutem a aplicaccedilatildeo bem sucedida desta tecnologia
requer um controlo eficaz das incrustaccedilotildees da membrana Na realidade um grande gama de
constituintes podem contribuir para a formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees na membrana como
substacircncias orgacircnicas e inorgacircnicas dissolvidas partiacuteculas coloidais e suspensas (Renou et al
2008)
Ultrafiltraccedilatildeo
A ultrafiltraccedilatildeo (UF) eacute eficaz para eliminar macromoleacuteculas e pequenas partiacuteculas mas eacute
fortemente dependente do tipo de material que constitui a membrana A UF por ser utilizada
como ferramenta para fracionar mateacuteria orgacircnica e tambeacutem avaliar a massa molecular
predominante de poluentes orgacircnicos Por outro lado testes do permeado da membrana pode
fornecer informaccedilatildeo sobre a recalcitracircncia e a toxicidade das fraccedilotildees permeadas (Renou et
al 2008)
Osmose Inversa
A osmose inversa (OI) parece ser um dos meacutetodos mais promissores e eficiente entre os novos
processos de tratamento de lixiviados No passado vaacuterios estudos realizados tanto em
laboratoacuterio como agrave escala industrial demonstraram elevados desempenhos da OI na
separaccedilatildeo de poluentes de lixiviados No entanto dois problemas foram identificados como
grandes inconvenientes para aplicaccedilatildeo destes processos no tratamento de lixiviados que satildeo
a formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees na membrana (impondo a necessidade de um preacute-tratamento
extensivo ou a limpeza quiacutemica das membranas resultando numa vida curta das membranas e
diminuindo a produtividade do processo) e a geraccedilatildeo de grande volume de concentrado (que
tem de ser descarregado ou ainda tratado) (Renou et al 2008)
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245 Tratamentos Eletroquiacutemicos
Nos uacuteltimos anos meacutetodos eletroquiacutemicos foram aplicados no tratamento de mateacuteria orgacircnica
com elevada toxicidade e baixa degrabilidade bioloacutegica Meacutetodos tais como eletrocoagulaccedilatildeo
(EC) oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica e eletro-foto-oxidaccedilatildeo foram frequentemente utilizados no
tratamento de aacuteguas residuais origem tecircxtil e da industria do azeite No tratamento de
lixiviado estes meacutetodos tambeacutem se tornaram importantes Na maioria dos estudos
especialmente o meacutetodo de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica foi estudado com o objetivo de aumentar
a eficiecircncia do meacutetodo testando vaacuterios paracircmetros nomeadamente materiais do acircnodo que
tenham elevada atividade eletrocataliacutetica e elevado potencial de produccedilatildeo de oxigeacutenio ativo
(Atmaca 2009)
ElectrocuagulaccedilatildeoFlotaccedilatildeo
A eletrocoagulaccedilatildeo (EC) eacute uma teacutecnica eletroquiacutemica considerada bastante simples que
requer equipamento baacutesico e que pode reduzir consideravelmente a carga orgacircnica (Ilhan et
al 2008) A EC envolve a produccedilatildeo de coagulantes in situ por aplicaccedilatildeo de uma diferenccedila de
potencial entre os eleacutetrodos atraveacutes de uma fonte de corrente externa levando agrave oxidaccedilatildeo do
acircnodo (Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009) A quantidade de metal dissolvido ou depositado
depende da quantidade de eletricidade que passa atraveacutes da soluccedilatildeo (Liu et al 2010) A
reaccedilatildeo que descreve a oxidaccedilatildeo do metal M de que eacute formado o acircnodo eacute a seguinte
No acircnodo
(1)
No caacutetodo em meio aacutecido pode dar-se a reaccedilatildeo de formaccedilatildeo do H2 por reduccedilatildeo dos prototildees
(reaccedilatildeo 2) ou em meio alcalino por reduccedilatildeo da H2O (reaccedilatildeo 3) Em ambos os casos o pH
aumenta durante a eletroacutelise e os iotildees Fe2+ reagem para formar hidroacutexidos metaacutelicos (reaccedilatildeo
4)
(2)
(3)
(4)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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O OH- produzido na reaccedilatildeo 4 causa um aumento do pH durante a eletroacutelise (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Os metais mais usados como acircnodos satildeo o Fe e o Al dando origem respectivamente aos iotildees
Fe2+ e Al3+ que se hidrolizam imediatamente a ferro polimeacuterico ou hidroacutexido de alumiacutenio na
presenccedila de O2 Estes hidroacutexidos polimeacutericos como Fe(H2O)63+ Fe(H2O)5(OH)2+
Fe(H2O)4(OH)2+ Fe2(H2O)8(OH)24+ e Fe2(H2O)6(OH)4
4+ ou Al(OH)2+ Al(OH)2+ Al2(OH)2
4+Al(OH)4minus
Al6(OH)153+ Al7(OH)17
4+ satildeo excelentes agentes coagulantes Os gases envolvidos no eleacutectrodo
podem colapsar e causar flotaccedilatildeo das partiacuteculas coaguladas (Mollah et al 2004 Liu et al
2010)
(5)
(6)
Quando se utilizam acircnodos de ferro Fe(OH)3 precipita a pH superior a 55 (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Os prototildees produzidos nas reaccedilotildees 5 e 6 podem ser diretamente reduzidos a H2 gasoso no
caacutetodo segundo a reaccedilatildeo 7 (Ilhan et al 2008 Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009)
(7)
Em meio aacutecido a pH inferior a 5 eacute dissolvida uma quantidade de acircnodo de ferro maior do
que a esperada pela lei de Faraday devido ao ataque quiacutemico de prototildees (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Principais fatores que influenciam a EC
Densidade de Corrente
A densidade de corrente aplicada eacute importante na EC uma vez que eacute o uacutenico paracircmetro
operacional que pode ser controlado diretamente Neste sistema a densidade de corrente
determina a quantidade de iotildees Al3+ ou Fe2+ que satildeo libertados dos respetivos eleacutetrodos (Chen
2004)
Temperatura
A temperatura tem influecircncia na EC Estudos efetuados sobre a oxidaccedilatildeodissoluccedilatildeo de
acircnodos de Al no intervalo de temperatura de 2 a 90 ordmC concluiacuteram que a eficiecircncia de
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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corrente relativa ao acircnodo de Al aumenta rapidamente quando a temperatura da mistura
reacional varia de 2 a 30 ordmC O aumento da temperatura vai acelerar a velocidade de
destruiccedilatildeo da membrana de oacutexido aumentando a eficiecircncia de corrente Poreacutem quando a
temperatura sobe acima de 60 ordmC a eficiecircncia de corrente comeccedila a baixar Neste caso o
volume do coloacuteide Al(OH)3 diminui e os poros formados no acircnodo de Al fecham- se Estes
fatores devem ser responsaacuteveis pela diminuiccedilatildeo da eficiecircncia de corrente (Liu et al 2010
Chen 2004)
pH
O pH da soluccedilatildeo tem um papel importante nos processos de EC (Liu et al 2010) Os efeitos do
pH de misturas reacionais ou de aacuteguas residuais na EC refletem-se na eficiecircncia de corrente e
na solubilidade dos hidroacutexidos de metal formados
Geralmente a eficiecircncia de corrente dos processos de EC com alumiacutenio eacute mais elevada em
condiccedilotildees aacutecidas ou alcalinas do que em condiccedilotildees neutras O desempenho do tratamento
depende da natureza dos poluentes sendo a melhor remoccedilatildeo de poluente obtida a pH
proacuteximo de 7 O consumo de energia eacute no entanto maior a pH neutro devido agrave variaccedilatildeo da
condutividade Para condutividades elevadas o efeito de pH natildeo eacute significativo (Chen 2004)
Na gama de pH 4 ndash 9 formam-se Al(OH)2+ Al(OH)2+ Al2(OH)2
4+ Al(OH)3 e Al13(OH)327+ A
superfiacutecie destes compostos eacute carregada positivamente o que pode levar agrave neutralizaccedilatildeo
eletroquiacutemica por adsorccedilatildeo
A pH gt 10 forma-se maioritariamente Al(OH)4- e o efeito de coagulaccedilatildeo baixa rapidamente A
pH baixo Al3+ eacute o iatildeo maioritaacuterio e natildeo tem efeito coagulante
A evoluccedilatildeo de H2 no caacutetodo iraacute aumentar a concentraccedilatildeo de OH- Assim o pH na soluccedilatildeo
aquosa aumenta quando o pH da aacutegua original estaacute no intervalo 4 ndash 9 No entanto quando o
pH da aacutegua original eacute maior do que 9 o pH da aacutegua tratada iraacute diminuir (Liu et al 2010)
Materiais dos Eleacutetrodo
A Coagulaccedilatildeo Quiacutemica (CQ) e a EC baseiam-se no mesmo fenoacutemeno no qual as partiacuteculas
carregadas em suspensatildeo coloidal satildeo neutralizadas por colisatildeo muacutetua com iotildees de hidroacutexidos
metaacutelicos e aglomerados seguido de sedimentaccedilatildeo e flutuaccedilatildeo A diferenccedila entre EC e CQ eacute
principalmente a forma como o ferro ou alumiacutenio satildeo facultados agrave soluccedilatildeo A EC eacute um
processo que consiste em criar flocos de hidroacutexido metaacutelico por eletrodissoluccedilatildeo de acircnodos
soluacuteveis (Fe ou Al) enquanto que a CQ consiste em hidrolisar sais metaacutelicos de ferro ou
alumiacutenio sendo os sulfatos e os cloretos feacuterricos e de alumiacutenio os mais usados como
coagulantes no tratamento de aacutegua Algumas vantagens da EC relativamente CQ satildeo (Liu et
al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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1 Na coagulaccedilatildeo quiacutemica a hidroacutelise de sais metaacutelicos conduz a uma diminuiccedilatildeo do pH
sendo sempre necessaacuterio corrigir o pH do efluente A coagulaccedilatildeo quiacutemica eacute altamente
sensiacutevel agraves variaccedilotildees do pH e uma coagulaccedilatildeo eficaz eacute obtida a pH 6-7 Na
eletrocoagulaccedilatildeo o efeito da neutralizaccedilatildeo torna-se efetivo numa gama ampla de pH
entre 4 e 9
2 Os flocos formados pela EC apesar de similares aos da CQ tendem a ser maiores
contendo menos ligaccedilotildees com a aacutegua sendo resistentes ao aacutecido e muito mais
estaacuteveis A CQ eacute sempre seguida de uma sedimentaccedilatildeo e uma filtraccedilatildeo enquanto que
o processo de EC pode ser seguido pela sedimentaccedilatildeo ou flutuaccedilatildeo naturais As bolhas
de gaacutes produzidas durante a eletroacutelise podem levar os poluentes para a superfiacutecie da
soluccedilatildeo onde podem ser mais facilmente concentrados e removidos
3 As lamas formadas pela EC satildeo facilmente fixaacuteveis e faacuteceis de separar da aacutegua porque
satildeo compostas maioritariamente de oacutexidoshidroacutexidos metaacutelicos Apesar disto esta eacute
uma teacutecnica de baixa produccedilatildeo de lamas
4 O uso de produtos quiacutemicos eacute evitado no processo de EC Assim natildeo eacute preciso
neutralizar o excesso de quiacutemicos e eacute evitada uma poluiccedilatildeo secundaacuteria causada por
substacircncias quiacutemicas que satildeo adicionadas pois na EC apenas se verifica a
solubilizaccedilatildeo dos acircnodos
5 O processo de EC tem a vantagem de tratar o efluente com temperaturas baixas e
baixa turvaccedilatildeo Nestas condiccedilotildees a CQ tem dificuldade em encontrar um resultado
satisfatoacuterio
6 A EC requer equipamento simples e eacute faacutecil de operar
As principais desvantagens da EC satildeo (Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009)
Passivaccedilatildeo do acircnodo pela deposiccedilatildeo de lamas nos eleacutectrodos que pode inibir o
processo eletroliacutetico no modo de operaccedilatildeo contiacutenuo
Altas concentraccedilotildees de iotildees ferro e alumiacutenio no efluente que tecircm que ser removidas
posteriormente
Na Figura 3 apresenta-se um esquema do mecanismo reacional de eletrocoagulaccedilatildeo
eletrofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 3 - Esquema do processo de eletrocoagulaccedilatildeo (adaptado de Mollah et al 2004)
A eletrocoagulaccedilatildeo eacute eficiente na remoccedilatildeo de soacutelidos suspensos bem como oacuteleos e gorduras
Provou-se ser eficaz no tratamento de aacutegua potaacutevel para operaccedilotildees marinhas e mesmo para o
abastecimento de aacutegua para processos industriais (Chen 2004)
Oxidaccedilatildeo Eletroquiacutemica
A oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica tem sido amplamente investigada como um meio eficaz de controlo
de poluiccedilatildeo da aacutegua e no tratamento de aacuteguas residuais Uma vantagem importante da
oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute oxidar poluentes orgacircnicos em CO2 e aacutegua a fim de evitar um
problema de mudanccedila de uma fase para outra dos contaminantes Tambeacutem a operaccedilatildeo a
temperatura ambiente e pressatildeo atmosfeacuterica impede volatilizaccedilatildeo e a descarga dos resiacuteduos
que natildeo satildeo tratados e a reaccedilatildeo pode ser simplesmente terminada (Deng and Englehardt
2007) O processo de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute particularmente interessante uma vez que os
eletrotildees fornecidos permitem uma versaacutetil eficiente facilmente automatizaacutevel e limpa
tecnologia (Panizza et al 2010)
Nos uacuteltimos anos os processos oxidativos avanccedilados (POA) tecircm sido propostos como uma
alternativa eficiente e emergente para o tratamento de efluentes que contecircm poluentes
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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toacutexicos ou refrataacuterios Muitos processos tais como oxidaccedilatildeo de Fenton ozonizaccedilatildeo oxidaccedilatildeo
eletroquiacutemica e os seus processos combinados foram investigados (Zhou et al 2011)
Durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica os poluentes podem ser oxidados quer diretamente como
indiretamente (Deng and Englehardt 2007 Primo et al 2009 Zhang et al 2011) isto eacute no
acircnodo alguns compostos podem ser diretamente oxidados Aleacutem disso reaccedilotildees de oxidaccedilatildeo
podem ocorrer no seio da soluccedilatildeo atraveacutes de espeacutecies oxidantes geradas electroliticamente
Propotildee-se que a degradaccedilatildeo de amoniacuteaco ocorre principalmente devido ao processo de
oxidaccedilatildeo indirecta na presenccedila de iotildees cloreto No entanto a oxidaccedilatildeo de amoniacuteaco pode
levar a formaccedilatildeo de iotildees nitrato (Primo et al 2009)
A Figura 4 ilustra os diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo (Anglaba et al 2009)
Figura 4 - Diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica (a) oxidaccedilatildeo directa e (b) oxidaccedilatildeo indirecta (adaptado de Anglada et al 2009)
Na oxidaccedilatildeo direta os poluentes satildeo destruiacutedos diretamente na superfiacutecie do acircnodo e pode
tomar duas vias diferentes
Conversatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo apenas parcialmente oxidados (reaccedilatildeo
8) podendo ser necessaacuterio um tratamento subsequente
(8)
Combustatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo transformados em aacutegua dioacutexido de
carbono inorgacircnicos e outros componentes (reaccedilatildeo 9)
(9)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Na oxidaccedilatildeo indireta onde um mediador (HClO H2S2O8 HO e outros) eacute eletroquimicamente
gerado para efetuar a oxidaccedilatildeo (Deng and Englehardt 2007 Anglada et al 2009) As reaccedilotildees
responsaacuteveis pela oxidaccedilatildeo indireta durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica satildeo as seguintes (Deng
and Englehardt 2007)
Reaccedilotildees anoacutedicas
(10)
(11)
(12)
Reaccedilotildees no seio da soluccedilatildeo
(13)
(14)
Reaccedilotildees catoacutedicas
(15)
(16)
Eletro-Fenton
Existem sistemas hiacutebridos que consistem em processos de oxidaccedilatildeo diferentes tais como
oxidaccedilatildeo Fenton sendo um meacutetodo frequentemente usado com o objetivo de aumentara
eficiecircncia dos meacutetodos eletroquiacutemicos (Atmaca 2009)
O processo Fenton tem atraiacutedo grande interesse devido agrave sua capacidade de gerar radicais
hidroxilo (HO) atraveacutes da decomposiccedilatildeo de H2O2 por Fe2+ em condiccedilotildees aacutecidas Aleacutem disso
pode ser aplicada a uma vasta gama de poluentes orgacircnicos devido agrave sua simplicidade e
facilidade de aplicaccedilatildeo em condiccedilotildees suaves de temperatura e pressatildeo A eficiecircncia deste
processo pode ser consideravelmente melhorada pela aplicaccedilatildeo de eletricidade para gerar
radicais HO adicionais chamando assim processo eletro-Fenton O processo eletro-Fenton
inclui as vantagens combinadas de eletroquiacutemica e os meacutetodos de tratamento Fenton Este
processo permite a produccedilatildeo de mais radicais HO sendo reforccedilada a oxidaccedilatildeo dos compostos
orgacircnicos Em meio aacutecido o poder oxidante de H2O2 pode ser melhorado com o meacutetodo
eletro-Fenton onde uma pequena quantidade de Fe2+ eacute adicionada como catalisador na
soluccedilatildeo contaminada para gerar HO e Fe3+ das reaccedilotildees de Fenton (Mohajeri et al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 3 ndash Materiais e Meacutetodos
O efluente utilizado neste trabalho foi recolhido agrave entrada do tratamento bioloacutegico numa
ETRS A amostra recolhida foi caraterizada tendo em conta os seguintes paracircmetros CQO
COf soacutelidos totais (ST) soacutelidos suspensos (SS) soacutelidos dissolvidos (SD) azoto amoniacal (N-
NH3) e azoto de Kjeldhal (NTK) Todas as anaacutelises foram efetuadas de acordo com o Standard
Methods encontrando-se as teacutecnicas usadas respectivamente nos anexos 1 a 3 Durante os
ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo forma recolhidas amostras agraves quais foram efetuadas as seguintes
anaacutelises CQO Carbono Orgacircnico Filtrado (COf) Azoto Total (NT) pH e condutividade
Nos pontos seguintes descrevem-se os reagentes os meacutetodos e as teacutecnicas utilizadas ao longo
do trabalho
31 ndash Reagentes
Na Tabela 2 encontram-se listados os reagentes usados para as vaacuterias determinaccedilotildees
analiacuteticas bem como o seu grau de pureza e marca
Tabela 2 ndash Reagentes utilizados na eletrocoagulaccedilatildeo e nos meacutetodos de anaacutelise
Reagentes Grau de Pureza Marca
Ensaios de EC e
determinaccedilotildees COf H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
CQO
K2Cr2O7 99 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
Ag2SO4 985 Carlo Erba
HgSO4 99 Fluka
FeH20N2O14S2 995 Merck
N-NH3 e TKN
NaOH 98 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
H3BO3 998 Panreac
K2SO4 998 AnalaR NORMAPUR
CuSO4 99-1005 Merck
Na2S2O3 1004 AnalaR NORMAPUR
Na2B4O7middot10H2O 995-105 Scharlau
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32 ndash Paracircmetros de Controlo
Todos os paracircmetros de controlo foram determinados de acordo os meacutetodos que se encontram
nos anexos 1 a 3
Carecircncia Quiacutemica de Oxigeacutenio
A CQO foi determinada em todas as amostras apoacutes o ensaio de EC A determinaccedilatildeo foi atraveacutes
do meacutetodo tritrimeacutetrico em refluxo fechado (anexo 1)
O digestor utilizado foi um Spectroquant TR 420 e o titulador automaacutetico foi da Metrohm 876
Dosimat plus
Carbono Orgacircnico filtrado e Azoto total
O COf e o azoto total foram determinados em todas as amostras apoacutes o tratamento de EC
utilizando o equipamento Total Organic Carbon Analyzer da Shimadzu TOC-V CSH O meacutetodo
usado para determinar este paracircmetro foi o meacutetodo da combustatildeo a alta temperatura Antes
de proceder agrave medida do COf no referido aparelho as amostras da EC foram filtradas com
filtros de 1 μm e acidificadas com H2SO4 de forma a atingir pH 3 ndash 4
pH
Mediu-se o pH das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC no equipamento pHmeter
HI 931400
Condutividade
As medidas de condutividade das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC foram
efetuadas com um condutiviacutemetro Mettler Toledo
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33 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Apoacutes a caraterizaccedilatildeo inicial das amostras realizaram-se os ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo com
o objetivo de precipitar a mateacuteria suspensa e dissolvida existente no lixiviado Numa
primeira fase de tratamento com EC foram feitos ensaios de otimizaccedilatildeo das condiccedilotildees a
aplicar tendo-se variado primeiro a diferenccedila de potencial aplicada (entre 6 e 12 V)
Verificou-se que natildeo havia uma boa reprodutibilidade das condiccedilotildees experimentais pelo que
se passou a aplicar uma intensidade de corrente constante 25 A apresentando-se nesta
dissertaccedilatildeo apenas estes uacuteltimos resultados Foram realizados ensaios de 3 horas a pH
natural pH 6 e a pH 4 com agitaccedilatildeo (100 rpm) e sem agitaccedilatildeo com diluiccedilatildeo (12) e sem
diluiccedilatildeo A Fabela 3 apresenta um resumo dos ensaios realizados Todos os ensaios foram
repetidos tendo sido efetuados dois a cinco ensaios para cada condiccedilatildeo experimental a
testar e as amostras recolhidas a intervalos de tempo diferentes para inferir da
reprodutibilidade dos resultados experimentais O tratamento foi realizado com acircnodos e
caacutetodos de ferro ambos com aacutereas de 40 cm2 A Figura 5 ilustra o esquema de montagem
experimental usada na EC
Figura 5 - Montagem experimental usada no tratamento de EC Legenda 1 ndash Fonte de alimentaccedilatildeo
2 ndash Eleacutetrodos de ferro 3 ndash Ceacutelula contendo o lixiviado 4 ndash Agitador magneacutetico 5 ndash Placa de agitaccedilatildeo
0000
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 3 ndash Resumo das vaacuterias condiccedilotildees aplicadas ao longo dos ensaios realizados com uma intensidade
de corrente aplicada de 25 A
Diluiccedilatildeo Agitaccedilatildeo pH inicial
11
sem 4
sem 6
sem natural (83)
Com (100 rpm) natural (8hellip)
12 sem natural (83)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 4 ndash Resultados e Discussatildeo
Este capiacutetulo encontra-se dividido em duas partes a primeira onde satildeo apresentados os
resultados obtidos nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo das amostras de lixiviado e a segunda
que conteacutem caacutelculos relacionados com remoccedilotildees especiacuteficas de carga orgacircnica por consumo
de ferro e de energia eleacutetrica
As amostras utilizadas neste estudo foram obtidas no aterro sanitaacuterio da Resistrela na
Capinha Concelho do Fundatildeo As amostras foram recolhidas no tanque de equalizaccedilatildeo agrave
entrada do tratamento bioloacutegico aiacute existente em Fevereiro de 2012 Nas Tabelas 4 e 5
apresentam-se os resultados obtidos na caracterizaccedilatildeo da amostra recolhida Para a
determinaccedilatildeo da CQO e do COf foram ensaiadas diferentes diluiccedilotildees tendo-se verificado que
as mais adequadas eram respetivamente 150 e 1200 Esta eacute uma amostra tiacutepica de um
lixiviado novo dada a sua CQO
Tabela 4 ndash Resultados de CQO e COf obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Diluiccedilatildeo CQO CQO mg O2L-1 Diluiccedilatildeo COf COf mgL-1
150 17622
1100 7196
125 17517
120 17515 1200 7310
110 10325
Tabela 5 ndash Resultados de condutividade pH ST SS SD azoto amoniacal e azoto total de Kjeldahl
obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Condutividade (15 ordmC) mscm-1 pH STgL-1 SSgL-1 SDgL-1 N-NH3
mgL-1
NTK
mgL-1
294 837 2370 115 2270 4485 5141
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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41 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Nesta secccedilatildeo encontram-se os resultados obtidos para as diferentes condiccedilotildees experimentais
ensaiadas tal como se encontra descrito na Tabela 3 Tal como jaacute foi referido anteriormente
todos os ensaios aqui apresentados foram realizados a uma intensidade de corrente aplicada
de 25 A
Cada uma das diferentes condiccedilotildees experimentais ensaiadas for repetida uma ou vaacuterias
vezes Para evitar grandes variaccedilotildees no volume dos ensaios e em simultacircneo haver
determinaccedilotildees da CQO a intervalos de tempos reduzidos as amostras em cada uma das
repeticcedilotildees foram recolhidas a tempos diferentes Deste modo por vezes para um
determinado tempo temos apenas um valor do paracircmetro em estudo ao qual continuamos a
chamar incorretamente ldquomeacutediardquo e para o qual consequentemente natildeo existe desvio
padratildeo A esses valores meacutedios da CQO foram ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau Na realidade
em alguns dos casos o ajuste de uma exponencial ou equaccedilatildeo do 2ordm grau podia ter sido
conseguido com resultados igualmente bons Contudo por razotildees de consistecircncia foram
sempre ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau
Para os outros paracircmetros de anaacutelise usados neste estudo COf NT pH e condutividade as
determinaccedilotildees natildeo foram tatildeo exaustivas apesar de terem sido calculadas sempre para mais
do que um ensaio Contudo seratildeo apresentados apenas os resultados para o ensaio em que
foram recolhidas mais amostras e que portanto apresenta um maior nuacutemero de resultados
411 ndash Amostras sem diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC agraves amostras de lixiviado sem diluiccedilatildeo a pH inicial natural com
e sem agitaccedilatildeo e a pH 6 e pH 4 sem agitaccedilatildeo Nas duas sub-secccedilotildees seguintes apresentam-
se respetivamente os resultados obtidos para a variaccedilatildeo ao longo do tempo da CQO e dos
restantes paracircmetros controlados COf NT condutividade e pH
4111 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo da CQO
Ensaios a pH natural sem agitaccedilatildeo
Realizaram-se 6 ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo de forma a determinar a evoluccedilatildeo
da CQO ao longo do tempo de ensaio Os resultados obtidos encontram-se na Tabela 6 e na
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 6 que tambeacutem contecircm informaccedilatildeo relativa agrave meacutedia e ao desvio padratildeo para os
resultados obtidos nos diferentes ensaios
Tabela 6 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo com a
respetiva meacutedia e desvio padratildeo
CQO g O2L
-1
t min A B C D E F Meacutedia DP
0 1851 1758 1866 1717 1775 1799 1794 057
10 1737
1683
1710 038
20 1701 1647
1674 038
30 1571
1522
1546 035
40 1593 1465 1499
1519 066
50 1411
1411
60 1350 1336
1328 1286 1331 1326 024
80 1278 1199 1300
1259 053
100 1244 1074
938
1085 153
120 1109 951 996
823 955 967 103
130
993
993
140
796 798
797 002
150
787 724
756 045
160
783 669
726 080
170
794 722
758 051
180
697 707 584 727 679 064
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 6 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo para as amostras recolhidas no ensaio de EC a pH natural
sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios A a F realizados
Consultando a Tabela 6 podemos concluir que em meacutedia para as 3 h de ensaio foram
removidos cerca de 11 g O2L-1 o que corresponde a uma remoccedilatildeo de CQO de 62
A anaacutelise da Figura 6 permite verificar que para o tempo de 180 minutos se comeccedila a verificar
a tendecircncia para a formaccedilatildeo de um patamar na curva ajustada aos dados experimentais o que
significa que se estaacute perto de se atingir o maacuteximo de remoccedilatildeo de CQO com uma eficiecircncia
energeacutetica aceitaacutevel
Ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo
Nos 4 ensaios de EC realizados a pH natural com agitaccedilatildeo (100 rpm) cujos resultados de CQO
se encontram na Tabela 7 e na Figura 7 verifica-se tal como no caso anterior uma boa
reprodutibilidade dos resultados A curva ajustada agrave meacutedia dos resultados apresenta uma
clara tendecircncia para formar um patamar a tempo inferior ao verificado no ensaio sem
agitaccedilatildeo Este facto traduz-se numa remoccedilatildeo de CQO menor que foi aqui de apenas 36 ao
fim de 3 h
Nestes ensaios pretendia-se minimizar problemas de passivaccedilatildeo do eleacutetrodo aumentando a
eficiecircncia EC Poreacutem a remoccedilatildeo da CQO foi menor provavelmente porque a agitaccedilatildeo
destruiacutea os flocos formados
y = 5E-07x3 - 4E-05x2 - 0071x + 17896 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
A
B
C
D
E
F
Meacutedia
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Tabela 7 ndash Resultados da variaccedilatildeo da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC
realizados a pH natural com agitaccedilatildeo
CQO g O2L-1
t min G H I J Meacutedia DP
0 1736 1817 1845 1698 1774 069
10
1800
1592 1696 147
30
1645
1529 1587 082
40 1601
1429 1515 121
60
1523 1445
1484 055
80 1381
1262 1321 084
100
1341
1212 1276 091
120 1218
1229
1224
130 1213
1125 1169 062
140 1236 1270
1253
150 1094
1087 1090
160 1086 1150
1118
170 1138 1193
1166
180 1138 1264 1196 965 1141 128
Figura 7 ndash Valores da CQO das amostras recolhidas ao longo do tempo nos ensaios de EC realizados a pH
natural com agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
y = 3E-07x3 + 8E-05x2 - 00603x + 17635 Rsup2 = 097
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
G
H
I
J
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
30
Ensaios a pH 6 sem agitaccedilatildeo
Para os 4 ensaios de EC realizadas a pH inicial 6 sem agitaccedilatildeo cujos resultados da CQO para
as amostras recolhidas se encontram na Tabela 8 e Figura 8 o pH da amostra foi ajustado
com H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC
Mais uma vez foi obtido o ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos resultados experimentais
com uma boa correlaccedilatildeo observando-se a formaccedilatildeo de um patamar para tempos superiores a
160 min A remoccedilatildeo total de CQO nas 3 h de ensaios foi de 64 ligeiramente superior ao
valor observando para o ensaio em que natildeo foi efetuada correccedilatildeo ao pH inicial da suspensatildeo
Tabela 8 ndash Resultados de CQO obtidos para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a pH 6
sem agitaccedilatildeo bem como a meacutedia e o desvio padratildeo para esses resultados
CQO g O2L
-1
t min K L M N Meacutedia DP
0 1758 1758 1848 1758 1780 045
10 1726
1758
1742 023
30
1544 1567 1555 016
40
1379
1379
60 1119
1206 1242 1189 063
80
986
1099 1043 081
100 810
904
857 066
120
831
826 828 003
130
721
721
140 647 683 733
687 043
150 624 691 719
678 049
160 628 591 731
650 073
170 630 595 707
644 057
180 635 598 689 607 632 041
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
31
Figura 8 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo par os diferentes ensaios de EC realizados a pH 6 sem
agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
Ensaios a pH 4 sem agitaccedilatildeo
Foram realizados 3 ensaios de EC a pH inicial 4 tendo-se efetuado a correccedilatildeo ao pH com
H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC Os resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO nos
diferentes ensaios encontram-se na Tabela 9 e na Figura 9 A meacutedia e o desvio padratildeo
apresentados na tabela foram calculados apenas com dois dos ensaios O e P uma vez que os
resultados obtidos no ensaio Q se afastam muito dos obtidos nos outros ensaios tal como se
pode verificar na Figura 9 Este resultado diferente ainda que com um andamento idecircntico
deve estar relacionado com algum erro experimental cometido
Uma equaccedilatildeo do 3ordm grau tambeacutem se ajusta com uma boa correlaccedilatildeo agrave meacutedia dos resultados
experimentais obtidos apresentando uma espeacutecie de patamar inicial para aleacutem do jaacute
habitual patamar final O andamento inicial da curva deve estar relacionado com a formaccedilatildeo
no iniacutecio do ensaio de partiacuteculas muito finas que vatildeo posteriormente dar origem aos
agregados que sedimentam Estas partiacuteculas finas levam mais tempo a sedimentar e
ldquocontaminamrdquo com mais facilidade as amostras recolhidas para a determinaccedilatildeo da CQO
dando origem a valores mais elevados
No cocircmputo geral a remoccedilatildeo da CQO foi inferior agrave dos outros ensaios realizados sem
agitaccedilatildeo tendo sido de 53
y = 1E-06x3 + 6E-05x2 - 01082x + 18182 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
K
L
M
N
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 9 ndash Resultados da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC realizados a pH 4
sem agitaccedilatildeo
CQO mg L-1
t min O P Q Meacutedia DP
0 1466 1342 1448 1404 067
10
1361 1491 1361 092
30
1363 1532 1363 120
40
1384
60
1074
1074
80 1071
1293 1071 157
100
813 1180 813 259
120 731
1062 731 234
130 679
679
140 721 635 1132 678 265
150 590 682
636 065
160 586 641 889 613 162
170 604 634
619 022
180 494 574 920 534 227
Figura 9 ndash Valores da CQO para as amostras recolhidas ao longo do tempo de EC para o ensaio realizado
a pH 4 sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia dos ensaios O e P
y = 2E-06x3 - 00006x2 - 00205x + 14095 Rsup2 = 098
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
O
P
Q
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
33
4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade
e pH
Na Tabela 10 e na Figura 10 encontram-se os resultados obtidos para as variaccedilotildees de COf e de
NT nos ensaios realizados a pH natural sem e com agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo As
remoccedilotildees globais de COf para as diferentes condiccedilotildees experimentais apresentam posiccedilotildees
relativas semelhantes agraves observadas para a CQO o que eacute explicado pelo facto da remoccedilatildeo da
carga orgacircnica nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo se dar essencialmente por
floculaccedilatildeocoagulaccedilatildeo com apenas uma reduzida remoccedilatildeo de carga orgacircnica por oxidaccedilatildeo
anoacutedica
Quanto agraves remoccedilotildees de azoto total satildeo bastante mais reduzidas e com um padratildeo idecircntico ao
observado pelo COf e pela CQO Esta menor remoccedilatildeo do NT pode estar relacionada com o
facto do azoto total englobar diferentes formas de azoto e o processo de EC poder ser mais
adequado para a remoccedilatildeo de algumas das formas
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH independentemente do seu valor inicial observa-se um aumento ao
longo dos ensaios sendo o valor final do pH das suspensotildees ao fim de 3 h de
aproximadamente 13 Esta subida do pH estaacute relacionada com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que
estatildeo na base da formaccedilatildeo de flocos e que iraacute levar agrave remoccedilatildeo da carga orgacircnica da
suspensatildeo
Em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo da condutividade ao longo dos ensaios observam-se que ao longo dos
ensaios realizados a diferentes condiccedilotildees experimentais sucessivos aumentos e reduccedilotildees
Estes periacuteodos devem estar relacionados respetivamente com fases de maior formaccedilatildeo de
hidroacutexidos com elevada condutividade com fases de formaccedilatildeo de flocos e consequente
precipitaccedilatildeo e reduccedilatildeo de condutividade
Tabela 10 - Remoccedilotildees de COf e de NT obtidas nos ensaios de EC a pH natural sem e com
agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo
Remoccedilatildeo COf NT
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 60 37
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo 100 rpm 50 28
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo 70 43
2611 - pH 4 - s agitaccedilatildeo 57 33
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
34
Figura 10 ndash Variaccedilatildeo da COf e NT relativos no tempo para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a)
pH natural sem agitaccedilatildeo b) pH 6 sem agitaccedilatildeo c) pH 4 sem agitaccedilatildeo d) pH natural com agitaccedilatildeo
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
Tempo minutos
pH natural com agitaccedilatildeo
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH natural
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempominutos
pH 6
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH 4
COf NT
a) b)
c) d)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 11 ndash Valores da condutividade e do pH para as amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC
realizados sem agitaccedilatildeo a) pH natural b) pH 6 e c) pH 4
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12 com o objetivo de estudar o
efeito da diluiccedilatildeo sobre a eficiecircncia do meacutetodo Na Tabela 11 e na Figura 12 encontram-se os
resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo de ensaio para os dois testes
realizados bem como a meacutedia e o desvio padratildeo dos dados recolhidos Observa-se uma
grande dispersatildeo de resultados na parte final do ensaio apoacutes 2 h que se traduz num
coeficiente de correlaccedilatildeo da equaccedilatildeo de 3ordf ordem ajustada aos dados experimentais pior
que os anteriores Para este resultado tambeacutem teraacute contribuiacutedo o facto de apenas se terem
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 6
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 4
Cond
pH
pH
a) b)
c)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
36
realizado 2 ensaios Tal como nos casos anteriores observou-se a tendecircncia para a formaccedilatildeo
de um patamar na curva ajustada para tempos superiores a 2 h
Apesar da remoccedilatildeo da CQO ter sido de cerca de 72 valor mais elevado do que nos ensaios
sem diluiccedilatildeo note-se que a remoccedilatildeo absoluta de CQO for muito inferior tendo sido cerca de
6 g Lmdash1 quando nos casos anteriores se tinham observado valores superiores a 11 g Lmdash1
Tabela 11 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
CQO g O2L
-1
t min R S Meacutedia DP
0 785 900 843 081
10
866 866
30 601 669 635 049
60
538 538
100 379 449 414 050
120 293
293
130 270
270
140 281 350 315 049
150 201 346 273 102
160 200 360 280 114
170 197 382 290 131
180 162 314 238 108
Figura 12 ndash Variaccedilatildeo da CQO das amostras recolhidas ao longo da EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
y = -8E-08x3 + 00002x2 - 00704x + 8727 Rsup2 = 098
00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
R
S
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Quanto agrave variaccedilatildeo do pH ao longo dos ensaios (Figura 13) foi idecircntica agrave dos ensaios sem
diluiccedilatildeo ie aumentou durante o ensaio ateacute atingir o valor de aproximadamente 13 e
mantendo-se nesse valor ateacute ao fim do ensaio A variaccedilatildeo da condutividade (Figura 13)
apresentou tambeacutem um comportamento semelhante ao dos ensaios sem diluiccedilatildeo embora com
variaccedilotildees menos bruscas o que eacute normal pois a concentraccedilatildeo de poluentes existentes e
hidroacutexidos formados estaacute reduzida a metade
Figura 13 ndash Variaccedilatildeo da condutividade e do pH ao longo EC realizado a pH natural com diluiccedilatildeo de 12
sem agitaccedilatildeo
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados
Na Figura 14 comparam-se as remoccedilotildees relativas de CQO de COf e de NT para os ensaios
realizados a diferentes valores de pH inicial sem agitaccedilatildeo Verifica-se que as maiores
remoccedilotildees de CQO foram obtidas para pH inicial natural e 6 A este uacuteltimo pH tambeacutem se
observaram as maiores remoccedilotildees absolutas de COf e de TN
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural com diluiccedilatildeo
Cond pH
pH
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 14 - Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e NT obtidas apoacutes 3h de tratamento de EC a pH
inicial natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo
Quando se comparam os ensaios realizados a pH natural com e sem agitaccedilatildeo (Figura 15)
observam-se remoccedilotildees absolutas de CQO de COf e de NT superiores para o ensaio realizado
sem agitaccedilatildeo Efetivamente a agitaccedilatildeo parece natildeo favorecer a formaccedilatildeo dos flocos ou
mesmo provocar a sua desagregaccedilatildeo
Aparentemente o facto de diluir o lixiviado original antes de efetuar o ensaio de
eletrocoagulaccedilatildeo tambeacutem natildeo introduz alteraccedilotildees positivas nos resultados pois a diluiccedilatildeo
leva a que as remoccedilotildees absolutas dos paracircmetros em anaacutelise decresccedilam significativamente
(Figura 16) O efeito da concentraccedilatildeo parece ser de extrema importacircncia sendo que quando
a concentraccedilatildeo eacute superior se devem formar flocos com massa criacutetica para sedimentarem com
maior facilidade
Na Figura 17 faz-se uma anaacutelise da remoccedilatildeo absoluta da CQO nas diferentes horas de ensaio
para os testes realizados a diferentes valores de pH inicial com e sem agitaccedilatildeo Verifica-se
que
A pH natural sem agitaccedilatildeo a remoccedilatildeo da CQO eacute a mais regular ao longo do tempo
Para os ensaios realizados a pH inicial 4 e 6 a remoccedilatildeo para a 3ordf hora eacute bastante
inferior agraves remoccedilotildees obtidas para as duas primeiras horas
Nos ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo a remoccedilatildeo durante a 3ordf hora eacute
miacutenima natildeo se justificando o prolongamento do ensaio para aleacutem de 2 h
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
39
verificamos uma remoccedilatildeo mais elevada da CQO na primeira hora de ensaio a pH 6 sem
agitaccedilatildeo Relativamente agrave segunda hora natildeo se verifica diferenccedilas significativas No entanto
na 3ordf hora verifica-se uma maior remoccedilatildeo no ensaio a pH natural sem agitaccedilatildeo
Figura 15 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC a pH inicial
natural com e sem agitaccedilatildeo
Figura 16 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC realizada a pH
inicial natural com e sem diluiccedilatildeo da amostra inicial
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 11 - pH natural - c agitaccedilatildeo 100 rpm
X0-X
CQO
COf
NT
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 12 - pH natural - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
40
Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
41
Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
42
Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
43
Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
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61
Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
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iii
Resumo
Neste trabalho estudou-se a aplicaccedilatildeo de teacutecnicas eletroquiacutemicas de eletrocoagulaccedilatildeo para a
remoccedilatildeo de carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterios As amostras de lixiviado usadas
foram recolhidas em fevereiro na Estaccedilatildeo de Tratamento de Aacuteguas Lixiviantes da Resiestrela
na Capinha Fundatildeo agrave entrada do sistema bioloacutegico Usaram-se acircnodos consumiacuteveis de ferro e
a intensidade de corrente aplicada foi de 25 A O volume usado em cada ensaio foi de 05 L e
foram testadas diferentes condiccedilotildees experimentais nomeadamente o pH inicial do lixiviado
a existecircncia de agitaccedilatildeo durante os ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo e o efeito da diluiccedilatildeo da
amostra inicial de lixiviado Os paracircmetros de controlo usados para seguir a evoluccedilatildeo dos
ensaios foram a carecircncia quiacutemica de oxigeacutenio (CQO) o carbono orgacircnico filtrado (COf) o
azoto total a condutividade e o pH
Os resultados obtidos permitiram concluir que ao fim de duas horas a eficiecircncia da
eletrocoagulaccedilatildeo comeccedila a diminuir comeccedilando a remoccedilatildeo da CQO a apresentar diminuiccedilatildeo
na taxa de remoccedilatildeo Os melhores resultados para a remoccedilatildeo absoluta da carga orgacircnica foram
obtidos nos ensaios realizados a pH inicial de 6 logo seguidos pelos ensaios realizados a pH
natural Foram tambeacutem os ensaios realizados a pH inicial 6 em particular durante a primeira
hora de ensaio que apresentaram uma maior remoccedilatildeo especiacutefica da CQO quer por massa de
Fe consumido quer por energia eleacutetrica gasta Contudo os ensaios realizados a pH natural
apresentaram tambeacutem resultados muito promissores tendo a vantagem de natildeo necessitarem
da correccedilatildeo inicial do pH
Palavras ndash Chave Aterros Sanitaacuterios Lixiviados Eletrocoagulaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
iv
Abstract
In this work the application of electrocoagulation techniques for the removal of organic load
from sanitary landfill leachates was studied The leachate samples used were collected in
February at the entrance of the biological treatment in the Leachate Treatment Plant of
Resiestrela in Capinha Fundatildeo Iron consumable anodes were used in the electrocoagulation
assays and the intensity of the applied current was 25 A The volume used in each assay was
05 L and different experimental conditions were tested namely different initial pH of the
leachate existence of stirring during the tests and effect of leachate samples dilution The
control parameters used to monitor the progress of the tests were chemical oxygen demand
(COD) filtered organic carbon (COf) total nitrogen conductivity and pH
The results showed that after two hours of electrocoagulation efficiency decreases with the
consequent decrease in the COD removal rate The best results for the complete removal of
the organic load were obtained in tests carried out at an initial pH of 6 immediately followed
by tests at natural pH Tests run at an initial pH of 6 have also shown particularly during the
first hour higher specific removal of COD per mass of Fe and per electrical energy
consumed However tests conducted at natural pH also showed promising results with the
advantage of not requiring initial pH adjustment
Key words Sanitary Landfill Leachates Electrocoagulation
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
v
Lista de siacutembolos e abreviaturas
CBO Carecircncia Bioquiacutemica de Oxigeacutenio
COf Carbono Orgacircnico Filtrado
CQ Coagulaccedilatildeo Quiacutemica
CQO Carecircncia Quiacutemica de Oxigeacutenio
DP Desvio Padratildeo
EC Eletrocoagulaccedilatildeo
Esp Consumo de Energia Especiacutefico
ETAL Estaccedilatildeo de Tratamento de Aacuteguas Lixiviantes
ETRS Estaccedilatildeo de Tratamento de Resiacuteduos Soacutelidos
F Constante de Faraday
I Intensidade de Corrente
NT Azoto Total
NTK Azoto Total de Kjeldahl
OI Osmose inversa
POA Processos oxidativos avanccedilados
RSU Resiacuteduos soacutelidos urbanos
SBR Reatores Descontiacutenuos Sequenciais
SBRA Reatores descontiacutenuos sequenciais anaeroacutebios
SD Soacutelidos dissolvidos
SS Soacutelidos suspensos
ST Soacutelidos totais
Θ Tempo
TOC Carbono Orgacircnico Total
U Diferenccedila de Potencial
UF Ultrafiltraccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
Iacutendice
Capiacutetulo 1 ndash Introduccedilatildeo e Objetivos 1
Capiacutetulo 2 ndash Fundamentos Teoacutericos 2
21 Resiacuteduos Soacutelidos Urbanos 2
22 Aterros Sanitaacuterios 4
23 Lixiviados de aterros sanitaacuterios 6
24 Tratamento de Lixiviados 7
241 Transferecircncia de Lixiviados 8
242 Tratamento Bioloacutegico 8
243 Tratamentos Fiacutesico-Quiacutemicos 10
244 Tratamento por Membranas 12
245 Tratamentos Eletroquiacutemicos 14
Capiacutetulo 3 ndash Materiais e Meacutetodos 21
31 ndash Reagentes 21
32 ndash Paracircmetros de Controlo 22
33 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo 23
Capiacutetulo 4 ndash Resultados e Discussatildeo 25
41 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo 26
411 ndash Amostras sem diluiccedilatildeo 26
4111 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo da CQO 26
4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade e pH 33
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo 35
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados 37
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia eleacutetrica 40
Bibliografia 45
Anexos 48
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 1 ndash Introduccedilatildeo e Objetivos
O tratamento de resiacuteduos soacutelidos urbanos tornou-se problema seacuterio devido ao aumento da
populaccedilatildeo mundial e a alteraccedilotildees nos haacutebitos de consumo O aterro sanitaacuterio eacute um dos
meacutetodos mais usados em todo o mundo para a gestatildeo dos resiacuteduos soacutelidos urbanos Durante ou
apoacutes a operaccedilatildeo do aterro sanitaacuterio satildeo produzidos lixiviados devido agrave humidade dos resiacuteduos
no local a reaccedilotildees quiacutemicas e fiacutesicas de eliminaccedilatildeo de resiacuteduos agrave percolaccedilatildeo da aacutegua das
chuvas e ao aumento do niacutevel da aacutegua subterracircnea (Veli et al 2008) A necessidade de tratar
estes lixiviados eacute premente uma vez que os lixiviados possuem quantidades de compostos
orgacircnicos e refrataacuterios elevadas Este facto conduz a uma baixa biodegrabilidade e
consequentemente agrave fraca eficaacutecia do tratamento bioloacutegico no tratamento destes lixiviados
nas Estaccedilotildees de Tratamento de Aacuteguas Lixiviantes (ETAL) Desta forma a necessidade de
implementar preacute-tratamentos eou poacutes-tratamentos que complementem os tratamentos
bioloacutegicos tornou-se cada vez mais importante
O objetivo deste trabalho consistiu em estudar a aplicaccedilatildeo da eletrocoagulaccedilatildeo para a
reduccedilatildeo da carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterios Para atingir este objetivo foram
colhidas amostras nos lixiviados do aterro sanitaacuterio da Resiestrela na Capinha Concelho do
Fundatildeo que foram submetidas ao processo eletroquiacutemico de eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro tendo-se testado diferentes condiccedilotildees experimentais
O trabalho realizado aqui descrito encontra-se organizado em quatro partes distintas O
Capiacutetulo 2 onde depois de uma breve descriccedilatildeo da complexidade dos lixiviados se apresenta
o estado da arte dos principais processos usados no tratamento dos lixiviados de aterros
sanitaacuterios dando-se especial ecircnfase agraves teacutecnicas eletroquiacutemicas e em particular aos
processos de eletrocoagulaccedilatildeoeletrofloculaccedilatildeo
No Capiacutetulo 3 listam-se os reagentes e descrevem-se as principais teacutecnicas de anaacutelise usadas
para o controlo dos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo embora a descriccedilatildeo detalhada das teacutecnicas
esteja nos Anexos Neste capiacutetulo apresentam-se tambeacutem descriccedilotildees dos ensaios de
eletrocoagulaccedilatildeo e das diferentes condiccedilotildees experimentais testadas
No Capiacutetulo 4 apresentam-se os resultados experimentais para os ensaios realizados que satildeo
tambeacutem aqui comentados tirando-se algumas conclusotildees Contudo as principais conclusotildees
estatildeo no Capiacutetulo 5 onde tambeacutem se indicam algumas previsotildees para trabalho futuro
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
2
Capiacutetulo 2 ndash Fundamentos Teoacutericos
Agrave medida que se verifica o desenvolvimento das sociedades e consequentemente a melhoria
da qualidade de vida dos habitantes acumulam-se enormes quantidades de resiacuteduos
principalmente nos grandes centros urbanos Desta forma torna-se necessaacuterio criar poliacuteticas
de gestatildeo de resiacuteduos soacutelidos traccedilando alternativas de eliminaccedilatildeo ou ateacute mesmo de
reutilizaccedilatildeo destes resiacuteduos soacutelidos Neste capiacutetulo seratildeo introduzidos alguns conceitos
relacionados com os resiacuteduos soacutelidos urbanos nomeadamente sobre os aterros sanitaacuterios e os
principais processos para tratar os lixiviados formados nesses aterros
21 Resiacuteduos Soacutelidos Urbanos
Na legislaccedilatildeo portuguesa as poliacuteticas de gestatildeo dos resiacuteduos soacutelidos contendo alternativas de
eliminaccedilatildeo ou ateacute mesmo de reutilizaccedilatildeo destes resiacuteduos soacutelidos em Portugal estatildeo contidas
no Decreto-Lei nordm 1782006 de 5 de Setembro Por reutilizaccedilatildeo entende-se a reintroduccedilatildeo
sem alteraccedilotildees significativas de substacircncias objetos ou produtos nos circuitos de produccedilatildeo
ou de consumo de forma a evitar a produccedilatildeo de resiacuteduos
O Decreto-Lei nordm 1832009 de 10 de Agosto estabelece o regime juriacutedico da disposiccedilatildeo de
resiacuteduos em aterro os requisitos gerais a observar na conceccedilatildeo construccedilatildeo exploraccedilatildeo
encerramento e poacutes-encerramento de aterros incluindo caracteriacutesticas teacutecnicas especiacuteficas
para cada classe de aterros Descrevem-se em seguida as principais caracteriacutesticas das
diferentes classes de resiacuteduos de acordo com o referido Decreto-Lei
Resiacuteduo hospitalar ndash resiacuteduo resultante de atividades meacutedicas desenvolvidas em unidades de
prestaccedilatildeo de cuidados de sauacutede em atividades de prevenccedilatildeo diagnoacutestico tratamento
reabilitaccedilatildeo e investigaccedilatildeo relacionada com seres humanos ou animais em farmaacutecias em
atividades meacutedico-legais de ensino e em quaisquer outras que envolvam procedimentos
invasivos tais como acupunctura piercings e tatuagens
Resiacuteduo industrial ndash resiacuteduo gerado em processos produtivos industriais bem como o que
resulte das atividades de produccedilatildeo e distribuiccedilatildeo de eletricidade gaacutes e aacutegua
Resiacuteduo inerte ndash resiacuteduo que natildeo sofre transformaccedilotildees fiacutesicas quiacutemicas ou bioloacutegicas
importantes e em consequecircncia natildeo pode ser soluacutevel nem inflamaacutevel nem ter qualquer
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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outro tipo de reaccedilatildeo fiacutesica ou quiacutemica e natildeo pode ser biodegradaacutevel nem afetar
negativamente outras substacircncias com as quais entre em contacto de forma susceptiacutevel de
aumentar a poluiccedilatildeo do ambiente ou prejudicar a sauacutede humana e cujos lixiviabilidade total
conteuacutedo poluente e ecotoxicidade do lixiviado satildeo insignificantes e em especial natildeo potildeem
em perigo a qualidade das aacuteguas superficiais e ou subterracircneas
Resiacuteduo perigoso ndash resiacuteduo que apresente pelo menos uma caracteriacutestica de perigosidade
para a sauacutede ou para o ambiente nomeadamente os identificados como tal na Lista Europeia
de Resiacuteduos
Resiacuteduo urbano ndash resiacuteduo proveniente de habitaccedilotildees bem como outro resiacuteduo que pela sua
natureza ou composiccedilatildeo seja semelhante ao resiacuteduo proveniente de habitaccedilotildees
Os resiacuteduos soacutelidos urbanos (RSU) vulgarmente designados por lixo constituem um dos
problemas das sociedades modernas Para aleacutem da degradaccedilatildeo da paisagem a deposiccedilatildeo
inadequada dos resiacuteduos soacutelidos apresenta vaacuterios aspetos negativos de que se destacam
- poluiccedilatildeo dos terrenos e recursos aquiacuteferos subterracircneos por lixiviaccedilatildeo de substacircncias toacutexicas
presentes nos resiacuteduos em particular as que natildeo sofrem biodegradaccedilatildeo e que se podem
acumular nas cadeias alimentares
- dispersatildeo do ldquolixordquo devido a condiccedilotildees meteoroloacutegicas
- libertaccedilatildeo de metano proveniente da biodegradaccedilatildeo que pode contribuir para o efeito de
estufa eou dar origem a explosotildees e incecircndios
- incineraccedilatildeo fortuita na lixeira que pode levar agrave libertaccedilatildeo de gases toacutexicos para a
atmosfera
Na Figura 1 apresenta-se um esquema de tratamento de resiacuteduos soacutelidos numa Estaccedilatildeo de
Tratamento de Resiacuteduos Soacutelidos (ETRS) que mostra o destino final apoacutes vaacuterias operaccedilotildees de
tratamento dos resiacuteduos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 1 - Esquema de tratamento de resiacuteduos soacutelidos numa ETRS1
22 Aterros Sanitaacuterios
O crescimento da populaccedilatildeo e o aumento de materiais de consumo tecircm originado quantidades
cada vez maiores de resiacuteduos soacutelidos urbanos Assim a deposiccedilatildeo em aterro sanitaacuterio torna-se
importante para lidar com os resiacuteduos soacutelidos gerados (Bashir et al 2009)
Segundo o Decreto-Lei nordm 1832009 de 10 de Agosto entende-se por aterro a instalaccedilatildeo de
eliminaccedilatildeo de resiacuteduos atraveacutes da sua deposiccedilatildeo acima ou abaixo da superfiacutecie natural
incluindo
i) As instalaccedilotildees de eliminaccedilatildeo internas considerando-se como tal os aterros onde o
produtor de resiacuteduos efetua a sua proacutepria eliminaccedilatildeo de resiacuteduos no local de produccedilatildeo
ii) Uma instalaccedilatildeo permanente considerando-se como tal a que tiver uma vida uacutetil
superior a um ano usada para armazenagem temporaacuteria
A disposiccedilatildeo final de resiacuteduos soacutelidos urbanos e industriais em aterro sanitaacuterio continua a ser
um meacutetodo amplamente aceite e utilizado principalmente devido agraves suas vantagens
econoacutemicas (Renou et al 2008 Pi et al 2009 Guo et al 2010 Panizza et al 2010
Orkun and Kuleyin 2010 Li et al 2011) Estudos comparativos entre os diversos meios
possiacuteveis de eliminaccedilatildeo dos resiacuteduos soacutelidos urbanos (aterros incineraccedilatildeo compostagem etc)
tecircm mostrado que o processo mais barato em termos de exploraccedilatildeo e de custos de capital eacute
1 httpwwwliporptuploadLiporficheirosPlano20EstratC3A9gico_2007_20016pdf (acedido em 19-6-2012)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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a deposiccedilatildeo em aterro (Renou et al 2008 Panizza et al 2010) Aleacutem disso o aterro
minimiza inconvenientes ambientais e permite decompor os resiacuteduos sob condiccedilotildees
controladas ateacute agrave sua eventual transformaccedilatildeo em materiais relativamente inertes eou
material estabilizados (Renou et al 2008)
Figura 2 ndash Corte esquemaacutetico de um aterro sanitaacuterio2
Apoacutes a deposiccedilatildeo em aterro os resiacuteduos soacutelidos sofrem alteraccedilotildees bioloacutegicas e fisico-
quiacutemicas Consequentemente a degradaccedilatildeo da fraccedilatildeo orgacircnica dos resiacuteduos em combinaccedilatildeo
com a aacutegua da chuva por percolaccedilatildeo leva agrave formaccedilatildeo de um liacutequido altamente contaminado
chamado ldquolixiviadordquo (Guo et al 2010) cuja infiltraccedilatildeo pode levar agrave contaminaccedilatildeo dos solos
e eventualmente agrave das aacuteguas subterracircneas (Veli et al 2008)
2 httpwwwreciclotecaorgbrDefaultaspID=7ampEditoria=2ampSubEditoria=3ampVer=1 (acedido em 19-6-2012)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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23 Lixiviados de aterros sanitaacuterios
Os lixiviados de aterros sanitaacuterios satildeo definidos como efluentes aquosos gerados como
consequecircncia da percolaccedilatildeo da chuva atraveacutes dos resiacuteduos soacutelidos Contecircm um grande nuacutemero
de compostos alguns dos quais podem causar problemas na sauacutede humana e na natureza
quando libertados no ambiente natural nomeadamente poluentes orgacircnicos azoto
amoniacal sais inorgacircnicos metais pesados e compostos xenobioacuteticos (Renou et al 2008
Bashir et al 2009 Panizza et al 2010 Aziz et al 2010) A sua composiccedilatildeo quiacutemica pode
ser afetada por vaacuterios fatores como a idade do aterro a precipitaccedilatildeo sazonal e a origem dos
resiacuteduos (Panizza et al 2010) Assim a composiccedilatildeo do lixiviado e a concentraccedilatildeo de
contaminantes depende da composiccedilatildeo dos resiacuteduos soacutelidos depositados no aterro e da sua
idade Geralmente os aterros satildeo classificados como ldquojovemrdquo para menos de 5 anos ldquomeia
idaderdquo para 5-10 anos ldquovelhordquo para mais 10 anos (Veli et al 2008 Panizza et al 2010) Em
geral os lixiviados dos aterros ldquojovensrdquo possuem cargas poluentes muito mais elevadas do
que os ldquovelhosrdquo (Bashir et al 2010) embora estes uacuteltimos tenham uma biodegrabilidade
inferior (Zhao et al 2010a)
As caracteriacutesticas de um lixiviado podem ser representadas por paracircmetros baacutesicos
nomeadamente carecircncia quiacutemica de oxigeacutenio (CQO) carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio (CBO)
BODCQO pH soacutelidos suspensos (SS) azoto de Kjeldahl (NTK) azoto amoniacal e metais
pesados (Renou et al 2008) Na tabela 1 apresentam-se as caracteriacutesticas tiacutepicas de
lixiviados jovens e velhos
Face agraves composiccedilotildees apresentadas por estes dois tipos de lixiviados eacute crucial o seu
tratamento uma vez que lixiviados natildeo tratados podem permear os solos poluindo-os
misturar-se com aacuteguas subterracircneas e superficiais tornando-as inadequadas para fins
humanos ou mesmo desaconselhando a sua utilizaccedilatildeo para qualquer outro fim (Zhao et al
2010b)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 1 ndash Caracteriacutesticas tiacutepicas de lixiviado (Deng and Englehardt 2007)
Lixiviado
Jovem (lt 1-2 anos) Velho (gt 5-10 anos)
pH 6 66 ndash 75
CQO (mgL) 3000 - 60000 100 ndash 500
CBO5CQO 06 ndash 10 0 ndash 03
COT (mgL) 1500 - 20000 80 ndash 160
TSS (mgL) 200 ndash 2000 100 - 400
N-NH3 (mgL) 10 - 800 20 ndash 40
N-Orgacircnico (mgL) 10 ndash 800 80 - 120
Ca2+ (mgL) 200 - 3000 100 ndash 400
Mg2+ (mgL) 50 ndash 15000 50 - 200
SO42- (mgL) 50 - 1000 20 ndash 50
Cl- (mgL) 200 - 3000 100 - 400
24 Tratamento de Lixiviados
Os meacutetodos existentes para o tratamento de lixiviados de aterros sanitaacuterios podem ser
classificados como quiacutemicos fiacutesicos ou bioloacutegicos Os meacutetodos fiacutesicos mais utilizados satildeo o
arejamente e a filtraccedilatildeo por membranas A coagulaccedilatildeo-floculaccedilatildeo a precipitaccedilatildeo quiacutemica e
os meacutetodos de oxidaccedilatildeo quiacutemica ou eletroquiacutemica encontram-se entre os meacutetodos quiacutemicos
mais usados (Guo et al 2010) Descrevem-se em seguida alguns dos meacutetodos disponiacuteveis
para o tratamento deste tipo de lixiviados
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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241 Transferecircncia de Lixiviados
A transferecircncia de lixiviados para sistemas de tratamento de esgoto domeacutestico e a reciclagem
do lixiviado ao aterro satildeo dois sistemas usados para a resoluccedilatildeo do problema colocado pela
existecircncia das aacuteguas lixiviantes
Tratamento combinado com esgoto domeacutestico
Haacute alguns anos este tratamento era comum no tratamento de lixiviado devido agrave sua
manutenccedilatildeo faacutecil e ao reduzido custo de operaccedilatildeo Poreacutem esta opccedilatildeo tem sido posta em
causa devido agrave presenccedila de compostos orgacircnicos inibitoacuterios com baixa biodegrabilidade e agrave
presenccedila de metais pesados no lixiviado o que reduz a eficiecircncia do tratamento e conduz a
um aumento da concentraccedilatildeo destes constituintes no efluente Um argumento a favor deste
tratamento alternativo eacute o facto de natildeo ser necessaacuterio adicionar foacutesforo e azoto uma vez
que o primeiro se encontra no esgoto domeacutestico e o segundo no lixiviado (Renou et al 2008)
Reciclagem
A reciclagem do lixiviado tem sido utilizada nos uacuteltimos dez anos visto ser uma das opccedilotildees
disponiacuteveis menos cara Um dos benefiacutecios desta teacutecnica eacute o facto do aumento de
recirculaccedilatildeo de lixiviado aumentar o teor de humidade num sistema de reator controlado e
promover a distribuiccedilatildeo de nutrientes e enzimas Desta forma natildeo soacute aumenta a qualidade do
lixiviado como tambeacutem diminui o tempo necessaacuterio agrave estabilizaccedilatildeo de vaacuterias deacutecadas para 2 a
3 anos (Renou et al 2008)
242 Tratamento Bioloacutegico
Devido agrave sua fiabilidade simplicidade e razatildeo custo-eficiecircncia elevada o tratamento
bioloacutegico eacute o mais comum no tratamento da maior parte dos lixiviados contendo altas
concentraccedilotildees de BOD A biodegradaccedilatildeo eacute realizada por microrganismos que podem degradar
os compostos orgacircnicos obtendo-se dioacutexido de carbono em condiccedilotildees aeroacutebias e biogaacutes (uma
mistura que conteacutem essencialmente CO2 e CH4) em condiccedilotildees anaeroacutebias (Renou et al
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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2008) No entanto este meacutetodo pode ser aplicado apenas no tratamento de lixiviados jovens
uma vez que aiacute a concentraccedilatildeo de metais pesados eacute baixa a reduzida biodegrabilidade dos
outros tipos de lixiviados impede que este processo seja efetivo (Zhao et al 2010a)
Tratamento Aeroacutebio
O tratamento aeroacutebio deve permitir uma reduccedilatildeo parcial de poluentes orgacircnicos
biodegradaacuteveis e tambeacutem deve conduzir agrave nitrificaccedilatildeo do azoto amoniacal Os processos
bioloacutegicos aeroacutebios baseados no crescimento de biomassa suspensa tais como lagoas
arejadas lamas ativadas e reatores descontiacutenuos sequenciais (SBR) tecircm sido amplamente
estudados e aplicados (Renou et al 2008)
As lagoas arejadas satildeo geralmente vistas como um meacutetodo eficaz para a remoccedilatildeo de agentes
patogeacutenicos compostos orgacircnicos e inorgacircnicos e de custos de operaccedilatildeo e manutenccedilatildeo
reduzidos Estes atributos fazem delas escolhas populares para o tratamento de aacuteguas
residuais (Renou et al 2008)
O processo de lamas ativadas eacute muito aplicado como tratamento de aacuteguas residuais e como
co-tratamento de lixiviados e esgoto No entanto nas ultimas deacutecadas este meacutetodo mostrou
ser insuficiente para lidar com lixiviados de aterros sanitaacuterios apesar de poder ser eficiente
na remoccedilatildeo de carbono orgacircnico nutrientes e teor de azoto apresenta demasiadas
desvantagens tais como (Renou et al 2008)
sedimentaccedilatildeo inadequada e necessidade de mais arejamento
alto custo energeacutetico e produccedilatildeo de lamas
inibiccedilatildeo microbiana devido agrave elevada concentraccedilatildeo de azoto amoniacal
O sistema SBR eacute adequado para os processos nitrificaccedilatildeo e desnitrificaccedilatildeo uma vez que
fornece um regime de exploraccedilatildeo compatiacutevel com a oxidaccedilatildeo do carbono orgacircnico e a
nitrificaccedilatildeo A grande flexibilidade deste processo eacute particularmente importante quando se
considera o tratamento de lixiviados com um elevado grau de variabilidade em termos de
qualidade e quantidade (Renou et al 2008)
Tratametno Anaeroacutebio
O tratamento anaeroacutebio eacute adequado para tratar efluentes de elevada carga orgacircnica tais
como lixiviados de aterros jovens Contrariamente aos processos aeroacutebios a digestatildeo
anaeroacutebia conserva energia e produz muito poucos soacutelidos embora as velocidades de reaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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sejam baixas Aleacutem disso eacute possiacutevel utilizar o metano produzido para aquecer o digestor que
trabalha geralmente a 35 ordmC (Wiszniowski et al 2006 Renou et al 2008) Podem ser
utilizados diferentes reatores tais como filtros anaeroacutebios reactores descontiacutenuos
sequenciais anaeroacutebios (SBRA) (Wiszniowski et al 2006)
As principais vantagens deste processo satildeo (Wiszniowski et al 2006)
a elevada eficiecircncia na remoccedilatildeo de substrato (gt 90 de BOD)
ser necessaacuterio um teor reduzido de foacutesforo como nutriente para o crescimento das
bacteacuterias anaeroacutebias
uma produccedilatildeo reduzida de lamas
um baixo consumo energeacutetico
a produccedilatildeo de biogaacutes que pode ser reaproveitada
As principais desvantagens residem (Wiszniowski et al 2006)
nos metais pesados podem dificultar a digestatildeo
na toxicidade do amoniacuteaco e na dificuldade em eliminaacute-lo
no facto de ser sensiacutevel a alteraccedilotildees de pH e de temperatura
243 Tratamentos Fiacutesico-Quiacutemicos
Coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
A coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo tem sido utilizada para remoccedilatildeo de CQO cor turbidez e SS (Bashir
et al 2009) Pode ser utilizada com sucesso no tratamento de lixiviados de aterros velhos Eacute
muito usada como um preacute-tratamento para a osmose inversa ou o tratamento bioloacutegico ou
como um passo de tratamento de polimento final a fim de remover mateacuteria orgacircnica natildeo
biodegradaacutevel O sulfato de alumiacutenio o sulfato ferroso e o sulfato-cloro feacuterrico tem sido os
coagulantes mais usados embora possam ser usados poliacutemeros sinteacuteticos e biofloculantes
Existem trabalhos publicados da accedilatildeo de biofloculantes em comparaccedilatildeo com os coagulantes
inorgacircnicos tradicionais para a diminuiccedilatildeo de aacutecidos huacutemicos (Renou et al 2008)
Vaacuterios estudos tecircm sido relatados na anaacutelise de coagulaccedilatildeo-floculaccedilatildeo para o tratamento de
lixiviados visando a otimizaccedilatildeo do processo ou seja a seleccedilatildeo do coagulante mais
apropriado a identificaccedilatildeo das melhores condiccedilotildees experimentais e a avaliaccedilatildeo do pH oacutetimo
Poreacutem este tratamento apresenta desvantagens como a produccedilatildeo de lamas consistentes e o
aumento da concentraccedilatildeo de alumiacutenio ou ferro na fase liacutequida (Renou et al 2008)
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Precipitaccedilatildeo Quiacutemica
A precipitaccedilatildeo quiacutemica tem sido muito utilizada como preacute-tratamento com o objetivo de
remover o azoto amoniacal Alguns estudos confirmaram que o desempenho do processo de
lamas ativadas poderia ser significativamente afetado por uma elevada concentraccedilatildeo de
azoto amoniacal pois a remoccedilatildeo de CQO diminui de 95 para 79 quando a concentraccedilatildeo de
azoto amoniacal no efluente aumenta de 50 para 800 mg L-1 (Renou et al 2008) Nestes
casos a precipitaccedilatildeo quiacutemica pode ser usada para aumentar o rendimento dos processos
bioloacutegicos
Adsorccedilatildeo
A adsorccedilatildeo de poluentes em carbono ativado em colunas ou na forma de poacute proporciona
uma melhor reduccedilatildeo dos niacuteveis de CQO bastante melhor que a resultante do uso de meacutetodos
quiacutemicos qualquer que seja a concentraccedilatildeo da mateacuteria orgacircnica A principal desvantagem
deste meacutetodo eacute a necessidade de regeneraccedilatildeo frequente das colunas ou em alternativa um
consumo elevado de carvatildeo ativado em poacute
A adsorccedilatildeo por carvatildeo ativado tem sido utilizado juntamente como o tratamento bioloacutegico
para o tratamento eficaz de lixiviado de aterro Os compostos natildeo biodegradaacuteveis a CQO
inerte e a cor podem ser reduzidas por este processo a niacuteveis aceitaacuteveis para lixiviados
tratados biologicamente (Renou et al 2008)
Air stripping
O esgotamento de soluccedilotildees eacute o meacutetodo mais comum para eliminar elevadas concentraccedilotildees de
azoto amoniacal no tratamento de aacuteguas residuais Por norma encontram-se niacuteveis elevados
de azoto amoniacal nos lixiviados e este meacutetodo pode ser bem sucedido para a eliminaccedilatildeo
deste poluente Para que este meacutetodo seja eficiente eacute necessaacuterio usar valores de pH elevados
e tratar o gaacutes libertado com H2SO4 ou HCl No entanto este meacutetodo apresenta alguns
inconvenientes nomeadamente o NH3 que eacute libertado para a atmosfera podendo causar um
grave problema de poluiccedilatildeo se o amoniacuteaco natildeo for bem absorvido nas soluccedilotildees de H2SO4 ou
HCl Outros problemas na torre de extraccedilatildeo satildeo causados pelo carbonato de caacutelcio utilizado
no ajuste do pH e a formaccedilatildeo de espumas o que impotildee a utilizaccedilatildeo de torres de extraccedilatildeo
grande (Renou et al 2008)
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Oxidaccedilatildeo Quiacutemica
A oxidaccedilatildeo quiacutemica eacute um meacutetodo que pode ser usado para o tratamento de efluentes
contendo compostos refrataacuterios como os lixiviados Recentemente tem-se verificado um
interesse crescente em processos apelidados de processos oxidativos avanccedilados (POA) (Renou
et al 2008) A maioria deles com excepccedilatildeo da ozonizaccedilatildeo simples que utiliza apenas O3 usa
uma combinaccedilatildeo de oxidantes fortes tais como O3 e H2O2 irradiaccedilatildeo ultravioleta ultrasons
ou feixe de eletrotildees e catalisadores (iotildees metaacutelicos de transiccedilatildeo ou fotocalisadores) tais
como iotildees de ferro (oxidaccedilatildeo de Fenton) e TiO2 (Renou et al 2008 Vilar et al 2011 Cortez
et al 2011) No entanto verificam-se alguns inconvenientes na aplicaccedilatildeo de POAs dos quais
se destacam os consumos elevados de energia eleacutetrica e a necessidade de doses elevadas de
oxidante para ocorrer a mineralizaccedilatildeo completa dos poluentes tornando os processos
economicamente caros (Renou et al 2008 Wiszniowski et al 2006)
244 Tratamento por Membranas
A microfiltraccedilatildeo a nanofiltraccedilatildeo a ultrafiltraccedilatildeo e a osmose inversa satildeo os principais
processos de membrana aplicados no tratamento de lixiviado de aterros sanitaacuterios (Renou et
al 2008)
Microfiltraccedilatildeo
A microfiltraccedilatildeo eacute eficaz na remoccedilatildeo de coloides e de material em suspensatildeo Poreacutem natildeo
pode ser utilizado sozinho sendo usado como um preacute-tratamento de outro processo de
membranas como ultrafiltraccedilatildeo nanofiltraccedilatildeo e osmose inversa (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
13
Nanofiltraccedilatildeo
A tecnologia de nanofiltraccedilatildeo tem uma abordagem versaacutetil para alcanccedilar vaacuterios objetivos da
qualidade da aacutegua tais como controle de contaminantes orgacircnicos inorgacircnicos e
microbianos As membranas de nanofiltraccedilatildeo estudadas normalmente satildeo feitas de filmes
polimeacutericos com um cut-off molecular entre 200 e 2000 Da A alta taxa de rejeiccedilatildeo de iotildees
sulfatos e de mateacuteria orgacircnica dissolvida juntamente com a baixa rejeiccedilatildeo de cloreto de
soacutedio reduz o volume do concentrado Poreacutem a aplicaccedilatildeo bem sucedida desta tecnologia
requer um controlo eficaz das incrustaccedilotildees da membrana Na realidade um grande gama de
constituintes podem contribuir para a formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees na membrana como
substacircncias orgacircnicas e inorgacircnicas dissolvidas partiacuteculas coloidais e suspensas (Renou et al
2008)
Ultrafiltraccedilatildeo
A ultrafiltraccedilatildeo (UF) eacute eficaz para eliminar macromoleacuteculas e pequenas partiacuteculas mas eacute
fortemente dependente do tipo de material que constitui a membrana A UF por ser utilizada
como ferramenta para fracionar mateacuteria orgacircnica e tambeacutem avaliar a massa molecular
predominante de poluentes orgacircnicos Por outro lado testes do permeado da membrana pode
fornecer informaccedilatildeo sobre a recalcitracircncia e a toxicidade das fraccedilotildees permeadas (Renou et
al 2008)
Osmose Inversa
A osmose inversa (OI) parece ser um dos meacutetodos mais promissores e eficiente entre os novos
processos de tratamento de lixiviados No passado vaacuterios estudos realizados tanto em
laboratoacuterio como agrave escala industrial demonstraram elevados desempenhos da OI na
separaccedilatildeo de poluentes de lixiviados No entanto dois problemas foram identificados como
grandes inconvenientes para aplicaccedilatildeo destes processos no tratamento de lixiviados que satildeo
a formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees na membrana (impondo a necessidade de um preacute-tratamento
extensivo ou a limpeza quiacutemica das membranas resultando numa vida curta das membranas e
diminuindo a produtividade do processo) e a geraccedilatildeo de grande volume de concentrado (que
tem de ser descarregado ou ainda tratado) (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
14
245 Tratamentos Eletroquiacutemicos
Nos uacuteltimos anos meacutetodos eletroquiacutemicos foram aplicados no tratamento de mateacuteria orgacircnica
com elevada toxicidade e baixa degrabilidade bioloacutegica Meacutetodos tais como eletrocoagulaccedilatildeo
(EC) oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica e eletro-foto-oxidaccedilatildeo foram frequentemente utilizados no
tratamento de aacuteguas residuais origem tecircxtil e da industria do azeite No tratamento de
lixiviado estes meacutetodos tambeacutem se tornaram importantes Na maioria dos estudos
especialmente o meacutetodo de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica foi estudado com o objetivo de aumentar
a eficiecircncia do meacutetodo testando vaacuterios paracircmetros nomeadamente materiais do acircnodo que
tenham elevada atividade eletrocataliacutetica e elevado potencial de produccedilatildeo de oxigeacutenio ativo
(Atmaca 2009)
ElectrocuagulaccedilatildeoFlotaccedilatildeo
A eletrocoagulaccedilatildeo (EC) eacute uma teacutecnica eletroquiacutemica considerada bastante simples que
requer equipamento baacutesico e que pode reduzir consideravelmente a carga orgacircnica (Ilhan et
al 2008) A EC envolve a produccedilatildeo de coagulantes in situ por aplicaccedilatildeo de uma diferenccedila de
potencial entre os eleacutetrodos atraveacutes de uma fonte de corrente externa levando agrave oxidaccedilatildeo do
acircnodo (Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009) A quantidade de metal dissolvido ou depositado
depende da quantidade de eletricidade que passa atraveacutes da soluccedilatildeo (Liu et al 2010) A
reaccedilatildeo que descreve a oxidaccedilatildeo do metal M de que eacute formado o acircnodo eacute a seguinte
No acircnodo
(1)
No caacutetodo em meio aacutecido pode dar-se a reaccedilatildeo de formaccedilatildeo do H2 por reduccedilatildeo dos prototildees
(reaccedilatildeo 2) ou em meio alcalino por reduccedilatildeo da H2O (reaccedilatildeo 3) Em ambos os casos o pH
aumenta durante a eletroacutelise e os iotildees Fe2+ reagem para formar hidroacutexidos metaacutelicos (reaccedilatildeo
4)
(2)
(3)
(4)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
15
O OH- produzido na reaccedilatildeo 4 causa um aumento do pH durante a eletroacutelise (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Os metais mais usados como acircnodos satildeo o Fe e o Al dando origem respectivamente aos iotildees
Fe2+ e Al3+ que se hidrolizam imediatamente a ferro polimeacuterico ou hidroacutexido de alumiacutenio na
presenccedila de O2 Estes hidroacutexidos polimeacutericos como Fe(H2O)63+ Fe(H2O)5(OH)2+
Fe(H2O)4(OH)2+ Fe2(H2O)8(OH)24+ e Fe2(H2O)6(OH)4
4+ ou Al(OH)2+ Al(OH)2+ Al2(OH)2
4+Al(OH)4minus
Al6(OH)153+ Al7(OH)17
4+ satildeo excelentes agentes coagulantes Os gases envolvidos no eleacutectrodo
podem colapsar e causar flotaccedilatildeo das partiacuteculas coaguladas (Mollah et al 2004 Liu et al
2010)
(5)
(6)
Quando se utilizam acircnodos de ferro Fe(OH)3 precipita a pH superior a 55 (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Os prototildees produzidos nas reaccedilotildees 5 e 6 podem ser diretamente reduzidos a H2 gasoso no
caacutetodo segundo a reaccedilatildeo 7 (Ilhan et al 2008 Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009)
(7)
Em meio aacutecido a pH inferior a 5 eacute dissolvida uma quantidade de acircnodo de ferro maior do
que a esperada pela lei de Faraday devido ao ataque quiacutemico de prototildees (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Principais fatores que influenciam a EC
Densidade de Corrente
A densidade de corrente aplicada eacute importante na EC uma vez que eacute o uacutenico paracircmetro
operacional que pode ser controlado diretamente Neste sistema a densidade de corrente
determina a quantidade de iotildees Al3+ ou Fe2+ que satildeo libertados dos respetivos eleacutetrodos (Chen
2004)
Temperatura
A temperatura tem influecircncia na EC Estudos efetuados sobre a oxidaccedilatildeodissoluccedilatildeo de
acircnodos de Al no intervalo de temperatura de 2 a 90 ordmC concluiacuteram que a eficiecircncia de
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
16
corrente relativa ao acircnodo de Al aumenta rapidamente quando a temperatura da mistura
reacional varia de 2 a 30 ordmC O aumento da temperatura vai acelerar a velocidade de
destruiccedilatildeo da membrana de oacutexido aumentando a eficiecircncia de corrente Poreacutem quando a
temperatura sobe acima de 60 ordmC a eficiecircncia de corrente comeccedila a baixar Neste caso o
volume do coloacuteide Al(OH)3 diminui e os poros formados no acircnodo de Al fecham- se Estes
fatores devem ser responsaacuteveis pela diminuiccedilatildeo da eficiecircncia de corrente (Liu et al 2010
Chen 2004)
pH
O pH da soluccedilatildeo tem um papel importante nos processos de EC (Liu et al 2010) Os efeitos do
pH de misturas reacionais ou de aacuteguas residuais na EC refletem-se na eficiecircncia de corrente e
na solubilidade dos hidroacutexidos de metal formados
Geralmente a eficiecircncia de corrente dos processos de EC com alumiacutenio eacute mais elevada em
condiccedilotildees aacutecidas ou alcalinas do que em condiccedilotildees neutras O desempenho do tratamento
depende da natureza dos poluentes sendo a melhor remoccedilatildeo de poluente obtida a pH
proacuteximo de 7 O consumo de energia eacute no entanto maior a pH neutro devido agrave variaccedilatildeo da
condutividade Para condutividades elevadas o efeito de pH natildeo eacute significativo (Chen 2004)
Na gama de pH 4 ndash 9 formam-se Al(OH)2+ Al(OH)2+ Al2(OH)2
4+ Al(OH)3 e Al13(OH)327+ A
superfiacutecie destes compostos eacute carregada positivamente o que pode levar agrave neutralizaccedilatildeo
eletroquiacutemica por adsorccedilatildeo
A pH gt 10 forma-se maioritariamente Al(OH)4- e o efeito de coagulaccedilatildeo baixa rapidamente A
pH baixo Al3+ eacute o iatildeo maioritaacuterio e natildeo tem efeito coagulante
A evoluccedilatildeo de H2 no caacutetodo iraacute aumentar a concentraccedilatildeo de OH- Assim o pH na soluccedilatildeo
aquosa aumenta quando o pH da aacutegua original estaacute no intervalo 4 ndash 9 No entanto quando o
pH da aacutegua original eacute maior do que 9 o pH da aacutegua tratada iraacute diminuir (Liu et al 2010)
Materiais dos Eleacutetrodo
A Coagulaccedilatildeo Quiacutemica (CQ) e a EC baseiam-se no mesmo fenoacutemeno no qual as partiacuteculas
carregadas em suspensatildeo coloidal satildeo neutralizadas por colisatildeo muacutetua com iotildees de hidroacutexidos
metaacutelicos e aglomerados seguido de sedimentaccedilatildeo e flutuaccedilatildeo A diferenccedila entre EC e CQ eacute
principalmente a forma como o ferro ou alumiacutenio satildeo facultados agrave soluccedilatildeo A EC eacute um
processo que consiste em criar flocos de hidroacutexido metaacutelico por eletrodissoluccedilatildeo de acircnodos
soluacuteveis (Fe ou Al) enquanto que a CQ consiste em hidrolisar sais metaacutelicos de ferro ou
alumiacutenio sendo os sulfatos e os cloretos feacuterricos e de alumiacutenio os mais usados como
coagulantes no tratamento de aacutegua Algumas vantagens da EC relativamente CQ satildeo (Liu et
al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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1 Na coagulaccedilatildeo quiacutemica a hidroacutelise de sais metaacutelicos conduz a uma diminuiccedilatildeo do pH
sendo sempre necessaacuterio corrigir o pH do efluente A coagulaccedilatildeo quiacutemica eacute altamente
sensiacutevel agraves variaccedilotildees do pH e uma coagulaccedilatildeo eficaz eacute obtida a pH 6-7 Na
eletrocoagulaccedilatildeo o efeito da neutralizaccedilatildeo torna-se efetivo numa gama ampla de pH
entre 4 e 9
2 Os flocos formados pela EC apesar de similares aos da CQ tendem a ser maiores
contendo menos ligaccedilotildees com a aacutegua sendo resistentes ao aacutecido e muito mais
estaacuteveis A CQ eacute sempre seguida de uma sedimentaccedilatildeo e uma filtraccedilatildeo enquanto que
o processo de EC pode ser seguido pela sedimentaccedilatildeo ou flutuaccedilatildeo naturais As bolhas
de gaacutes produzidas durante a eletroacutelise podem levar os poluentes para a superfiacutecie da
soluccedilatildeo onde podem ser mais facilmente concentrados e removidos
3 As lamas formadas pela EC satildeo facilmente fixaacuteveis e faacuteceis de separar da aacutegua porque
satildeo compostas maioritariamente de oacutexidoshidroacutexidos metaacutelicos Apesar disto esta eacute
uma teacutecnica de baixa produccedilatildeo de lamas
4 O uso de produtos quiacutemicos eacute evitado no processo de EC Assim natildeo eacute preciso
neutralizar o excesso de quiacutemicos e eacute evitada uma poluiccedilatildeo secundaacuteria causada por
substacircncias quiacutemicas que satildeo adicionadas pois na EC apenas se verifica a
solubilizaccedilatildeo dos acircnodos
5 O processo de EC tem a vantagem de tratar o efluente com temperaturas baixas e
baixa turvaccedilatildeo Nestas condiccedilotildees a CQ tem dificuldade em encontrar um resultado
satisfatoacuterio
6 A EC requer equipamento simples e eacute faacutecil de operar
As principais desvantagens da EC satildeo (Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009)
Passivaccedilatildeo do acircnodo pela deposiccedilatildeo de lamas nos eleacutectrodos que pode inibir o
processo eletroliacutetico no modo de operaccedilatildeo contiacutenuo
Altas concentraccedilotildees de iotildees ferro e alumiacutenio no efluente que tecircm que ser removidas
posteriormente
Na Figura 3 apresenta-se um esquema do mecanismo reacional de eletrocoagulaccedilatildeo
eletrofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 3 - Esquema do processo de eletrocoagulaccedilatildeo (adaptado de Mollah et al 2004)
A eletrocoagulaccedilatildeo eacute eficiente na remoccedilatildeo de soacutelidos suspensos bem como oacuteleos e gorduras
Provou-se ser eficaz no tratamento de aacutegua potaacutevel para operaccedilotildees marinhas e mesmo para o
abastecimento de aacutegua para processos industriais (Chen 2004)
Oxidaccedilatildeo Eletroquiacutemica
A oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica tem sido amplamente investigada como um meio eficaz de controlo
de poluiccedilatildeo da aacutegua e no tratamento de aacuteguas residuais Uma vantagem importante da
oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute oxidar poluentes orgacircnicos em CO2 e aacutegua a fim de evitar um
problema de mudanccedila de uma fase para outra dos contaminantes Tambeacutem a operaccedilatildeo a
temperatura ambiente e pressatildeo atmosfeacuterica impede volatilizaccedilatildeo e a descarga dos resiacuteduos
que natildeo satildeo tratados e a reaccedilatildeo pode ser simplesmente terminada (Deng and Englehardt
2007) O processo de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute particularmente interessante uma vez que os
eletrotildees fornecidos permitem uma versaacutetil eficiente facilmente automatizaacutevel e limpa
tecnologia (Panizza et al 2010)
Nos uacuteltimos anos os processos oxidativos avanccedilados (POA) tecircm sido propostos como uma
alternativa eficiente e emergente para o tratamento de efluentes que contecircm poluentes
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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toacutexicos ou refrataacuterios Muitos processos tais como oxidaccedilatildeo de Fenton ozonizaccedilatildeo oxidaccedilatildeo
eletroquiacutemica e os seus processos combinados foram investigados (Zhou et al 2011)
Durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica os poluentes podem ser oxidados quer diretamente como
indiretamente (Deng and Englehardt 2007 Primo et al 2009 Zhang et al 2011) isto eacute no
acircnodo alguns compostos podem ser diretamente oxidados Aleacutem disso reaccedilotildees de oxidaccedilatildeo
podem ocorrer no seio da soluccedilatildeo atraveacutes de espeacutecies oxidantes geradas electroliticamente
Propotildee-se que a degradaccedilatildeo de amoniacuteaco ocorre principalmente devido ao processo de
oxidaccedilatildeo indirecta na presenccedila de iotildees cloreto No entanto a oxidaccedilatildeo de amoniacuteaco pode
levar a formaccedilatildeo de iotildees nitrato (Primo et al 2009)
A Figura 4 ilustra os diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo (Anglaba et al 2009)
Figura 4 - Diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica (a) oxidaccedilatildeo directa e (b) oxidaccedilatildeo indirecta (adaptado de Anglada et al 2009)
Na oxidaccedilatildeo direta os poluentes satildeo destruiacutedos diretamente na superfiacutecie do acircnodo e pode
tomar duas vias diferentes
Conversatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo apenas parcialmente oxidados (reaccedilatildeo
8) podendo ser necessaacuterio um tratamento subsequente
(8)
Combustatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo transformados em aacutegua dioacutexido de
carbono inorgacircnicos e outros componentes (reaccedilatildeo 9)
(9)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Na oxidaccedilatildeo indireta onde um mediador (HClO H2S2O8 HO e outros) eacute eletroquimicamente
gerado para efetuar a oxidaccedilatildeo (Deng and Englehardt 2007 Anglada et al 2009) As reaccedilotildees
responsaacuteveis pela oxidaccedilatildeo indireta durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica satildeo as seguintes (Deng
and Englehardt 2007)
Reaccedilotildees anoacutedicas
(10)
(11)
(12)
Reaccedilotildees no seio da soluccedilatildeo
(13)
(14)
Reaccedilotildees catoacutedicas
(15)
(16)
Eletro-Fenton
Existem sistemas hiacutebridos que consistem em processos de oxidaccedilatildeo diferentes tais como
oxidaccedilatildeo Fenton sendo um meacutetodo frequentemente usado com o objetivo de aumentara
eficiecircncia dos meacutetodos eletroquiacutemicos (Atmaca 2009)
O processo Fenton tem atraiacutedo grande interesse devido agrave sua capacidade de gerar radicais
hidroxilo (HO) atraveacutes da decomposiccedilatildeo de H2O2 por Fe2+ em condiccedilotildees aacutecidas Aleacutem disso
pode ser aplicada a uma vasta gama de poluentes orgacircnicos devido agrave sua simplicidade e
facilidade de aplicaccedilatildeo em condiccedilotildees suaves de temperatura e pressatildeo A eficiecircncia deste
processo pode ser consideravelmente melhorada pela aplicaccedilatildeo de eletricidade para gerar
radicais HO adicionais chamando assim processo eletro-Fenton O processo eletro-Fenton
inclui as vantagens combinadas de eletroquiacutemica e os meacutetodos de tratamento Fenton Este
processo permite a produccedilatildeo de mais radicais HO sendo reforccedilada a oxidaccedilatildeo dos compostos
orgacircnicos Em meio aacutecido o poder oxidante de H2O2 pode ser melhorado com o meacutetodo
eletro-Fenton onde uma pequena quantidade de Fe2+ eacute adicionada como catalisador na
soluccedilatildeo contaminada para gerar HO e Fe3+ das reaccedilotildees de Fenton (Mohajeri et al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 3 ndash Materiais e Meacutetodos
O efluente utilizado neste trabalho foi recolhido agrave entrada do tratamento bioloacutegico numa
ETRS A amostra recolhida foi caraterizada tendo em conta os seguintes paracircmetros CQO
COf soacutelidos totais (ST) soacutelidos suspensos (SS) soacutelidos dissolvidos (SD) azoto amoniacal (N-
NH3) e azoto de Kjeldhal (NTK) Todas as anaacutelises foram efetuadas de acordo com o Standard
Methods encontrando-se as teacutecnicas usadas respectivamente nos anexos 1 a 3 Durante os
ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo forma recolhidas amostras agraves quais foram efetuadas as seguintes
anaacutelises CQO Carbono Orgacircnico Filtrado (COf) Azoto Total (NT) pH e condutividade
Nos pontos seguintes descrevem-se os reagentes os meacutetodos e as teacutecnicas utilizadas ao longo
do trabalho
31 ndash Reagentes
Na Tabela 2 encontram-se listados os reagentes usados para as vaacuterias determinaccedilotildees
analiacuteticas bem como o seu grau de pureza e marca
Tabela 2 ndash Reagentes utilizados na eletrocoagulaccedilatildeo e nos meacutetodos de anaacutelise
Reagentes Grau de Pureza Marca
Ensaios de EC e
determinaccedilotildees COf H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
CQO
K2Cr2O7 99 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
Ag2SO4 985 Carlo Erba
HgSO4 99 Fluka
FeH20N2O14S2 995 Merck
N-NH3 e TKN
NaOH 98 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
H3BO3 998 Panreac
K2SO4 998 AnalaR NORMAPUR
CuSO4 99-1005 Merck
Na2S2O3 1004 AnalaR NORMAPUR
Na2B4O7middot10H2O 995-105 Scharlau
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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32 ndash Paracircmetros de Controlo
Todos os paracircmetros de controlo foram determinados de acordo os meacutetodos que se encontram
nos anexos 1 a 3
Carecircncia Quiacutemica de Oxigeacutenio
A CQO foi determinada em todas as amostras apoacutes o ensaio de EC A determinaccedilatildeo foi atraveacutes
do meacutetodo tritrimeacutetrico em refluxo fechado (anexo 1)
O digestor utilizado foi um Spectroquant TR 420 e o titulador automaacutetico foi da Metrohm 876
Dosimat plus
Carbono Orgacircnico filtrado e Azoto total
O COf e o azoto total foram determinados em todas as amostras apoacutes o tratamento de EC
utilizando o equipamento Total Organic Carbon Analyzer da Shimadzu TOC-V CSH O meacutetodo
usado para determinar este paracircmetro foi o meacutetodo da combustatildeo a alta temperatura Antes
de proceder agrave medida do COf no referido aparelho as amostras da EC foram filtradas com
filtros de 1 μm e acidificadas com H2SO4 de forma a atingir pH 3 ndash 4
pH
Mediu-se o pH das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC no equipamento pHmeter
HI 931400
Condutividade
As medidas de condutividade das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC foram
efetuadas com um condutiviacutemetro Mettler Toledo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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33 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Apoacutes a caraterizaccedilatildeo inicial das amostras realizaram-se os ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo com
o objetivo de precipitar a mateacuteria suspensa e dissolvida existente no lixiviado Numa
primeira fase de tratamento com EC foram feitos ensaios de otimizaccedilatildeo das condiccedilotildees a
aplicar tendo-se variado primeiro a diferenccedila de potencial aplicada (entre 6 e 12 V)
Verificou-se que natildeo havia uma boa reprodutibilidade das condiccedilotildees experimentais pelo que
se passou a aplicar uma intensidade de corrente constante 25 A apresentando-se nesta
dissertaccedilatildeo apenas estes uacuteltimos resultados Foram realizados ensaios de 3 horas a pH
natural pH 6 e a pH 4 com agitaccedilatildeo (100 rpm) e sem agitaccedilatildeo com diluiccedilatildeo (12) e sem
diluiccedilatildeo A Fabela 3 apresenta um resumo dos ensaios realizados Todos os ensaios foram
repetidos tendo sido efetuados dois a cinco ensaios para cada condiccedilatildeo experimental a
testar e as amostras recolhidas a intervalos de tempo diferentes para inferir da
reprodutibilidade dos resultados experimentais O tratamento foi realizado com acircnodos e
caacutetodos de ferro ambos com aacutereas de 40 cm2 A Figura 5 ilustra o esquema de montagem
experimental usada na EC
Figura 5 - Montagem experimental usada no tratamento de EC Legenda 1 ndash Fonte de alimentaccedilatildeo
2 ndash Eleacutetrodos de ferro 3 ndash Ceacutelula contendo o lixiviado 4 ndash Agitador magneacutetico 5 ndash Placa de agitaccedilatildeo
0000
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 3 ndash Resumo das vaacuterias condiccedilotildees aplicadas ao longo dos ensaios realizados com uma intensidade
de corrente aplicada de 25 A
Diluiccedilatildeo Agitaccedilatildeo pH inicial
11
sem 4
sem 6
sem natural (83)
Com (100 rpm) natural (8hellip)
12 sem natural (83)
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Capiacutetulo 4 ndash Resultados e Discussatildeo
Este capiacutetulo encontra-se dividido em duas partes a primeira onde satildeo apresentados os
resultados obtidos nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo das amostras de lixiviado e a segunda
que conteacutem caacutelculos relacionados com remoccedilotildees especiacuteficas de carga orgacircnica por consumo
de ferro e de energia eleacutetrica
As amostras utilizadas neste estudo foram obtidas no aterro sanitaacuterio da Resistrela na
Capinha Concelho do Fundatildeo As amostras foram recolhidas no tanque de equalizaccedilatildeo agrave
entrada do tratamento bioloacutegico aiacute existente em Fevereiro de 2012 Nas Tabelas 4 e 5
apresentam-se os resultados obtidos na caracterizaccedilatildeo da amostra recolhida Para a
determinaccedilatildeo da CQO e do COf foram ensaiadas diferentes diluiccedilotildees tendo-se verificado que
as mais adequadas eram respetivamente 150 e 1200 Esta eacute uma amostra tiacutepica de um
lixiviado novo dada a sua CQO
Tabela 4 ndash Resultados de CQO e COf obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Diluiccedilatildeo CQO CQO mg O2L-1 Diluiccedilatildeo COf COf mgL-1
150 17622
1100 7196
125 17517
120 17515 1200 7310
110 10325
Tabela 5 ndash Resultados de condutividade pH ST SS SD azoto amoniacal e azoto total de Kjeldahl
obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Condutividade (15 ordmC) mscm-1 pH STgL-1 SSgL-1 SDgL-1 N-NH3
mgL-1
NTK
mgL-1
294 837 2370 115 2270 4485 5141
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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41 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Nesta secccedilatildeo encontram-se os resultados obtidos para as diferentes condiccedilotildees experimentais
ensaiadas tal como se encontra descrito na Tabela 3 Tal como jaacute foi referido anteriormente
todos os ensaios aqui apresentados foram realizados a uma intensidade de corrente aplicada
de 25 A
Cada uma das diferentes condiccedilotildees experimentais ensaiadas for repetida uma ou vaacuterias
vezes Para evitar grandes variaccedilotildees no volume dos ensaios e em simultacircneo haver
determinaccedilotildees da CQO a intervalos de tempos reduzidos as amostras em cada uma das
repeticcedilotildees foram recolhidas a tempos diferentes Deste modo por vezes para um
determinado tempo temos apenas um valor do paracircmetro em estudo ao qual continuamos a
chamar incorretamente ldquomeacutediardquo e para o qual consequentemente natildeo existe desvio
padratildeo A esses valores meacutedios da CQO foram ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau Na realidade
em alguns dos casos o ajuste de uma exponencial ou equaccedilatildeo do 2ordm grau podia ter sido
conseguido com resultados igualmente bons Contudo por razotildees de consistecircncia foram
sempre ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau
Para os outros paracircmetros de anaacutelise usados neste estudo COf NT pH e condutividade as
determinaccedilotildees natildeo foram tatildeo exaustivas apesar de terem sido calculadas sempre para mais
do que um ensaio Contudo seratildeo apresentados apenas os resultados para o ensaio em que
foram recolhidas mais amostras e que portanto apresenta um maior nuacutemero de resultados
411 ndash Amostras sem diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC agraves amostras de lixiviado sem diluiccedilatildeo a pH inicial natural com
e sem agitaccedilatildeo e a pH 6 e pH 4 sem agitaccedilatildeo Nas duas sub-secccedilotildees seguintes apresentam-
se respetivamente os resultados obtidos para a variaccedilatildeo ao longo do tempo da CQO e dos
restantes paracircmetros controlados COf NT condutividade e pH
4111 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo da CQO
Ensaios a pH natural sem agitaccedilatildeo
Realizaram-se 6 ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo de forma a determinar a evoluccedilatildeo
da CQO ao longo do tempo de ensaio Os resultados obtidos encontram-se na Tabela 6 e na
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
27
Figura 6 que tambeacutem contecircm informaccedilatildeo relativa agrave meacutedia e ao desvio padratildeo para os
resultados obtidos nos diferentes ensaios
Tabela 6 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo com a
respetiva meacutedia e desvio padratildeo
CQO g O2L
-1
t min A B C D E F Meacutedia DP
0 1851 1758 1866 1717 1775 1799 1794 057
10 1737
1683
1710 038
20 1701 1647
1674 038
30 1571
1522
1546 035
40 1593 1465 1499
1519 066
50 1411
1411
60 1350 1336
1328 1286 1331 1326 024
80 1278 1199 1300
1259 053
100 1244 1074
938
1085 153
120 1109 951 996
823 955 967 103
130
993
993
140
796 798
797 002
150
787 724
756 045
160
783 669
726 080
170
794 722
758 051
180
697 707 584 727 679 064
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
28
Figura 6 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo para as amostras recolhidas no ensaio de EC a pH natural
sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios A a F realizados
Consultando a Tabela 6 podemos concluir que em meacutedia para as 3 h de ensaio foram
removidos cerca de 11 g O2L-1 o que corresponde a uma remoccedilatildeo de CQO de 62
A anaacutelise da Figura 6 permite verificar que para o tempo de 180 minutos se comeccedila a verificar
a tendecircncia para a formaccedilatildeo de um patamar na curva ajustada aos dados experimentais o que
significa que se estaacute perto de se atingir o maacuteximo de remoccedilatildeo de CQO com uma eficiecircncia
energeacutetica aceitaacutevel
Ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo
Nos 4 ensaios de EC realizados a pH natural com agitaccedilatildeo (100 rpm) cujos resultados de CQO
se encontram na Tabela 7 e na Figura 7 verifica-se tal como no caso anterior uma boa
reprodutibilidade dos resultados A curva ajustada agrave meacutedia dos resultados apresenta uma
clara tendecircncia para formar um patamar a tempo inferior ao verificado no ensaio sem
agitaccedilatildeo Este facto traduz-se numa remoccedilatildeo de CQO menor que foi aqui de apenas 36 ao
fim de 3 h
Nestes ensaios pretendia-se minimizar problemas de passivaccedilatildeo do eleacutetrodo aumentando a
eficiecircncia EC Poreacutem a remoccedilatildeo da CQO foi menor provavelmente porque a agitaccedilatildeo
destruiacutea os flocos formados
y = 5E-07x3 - 4E-05x2 - 0071x + 17896 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
A
B
C
D
E
F
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 7 ndash Resultados da variaccedilatildeo da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC
realizados a pH natural com agitaccedilatildeo
CQO g O2L-1
t min G H I J Meacutedia DP
0 1736 1817 1845 1698 1774 069
10
1800
1592 1696 147
30
1645
1529 1587 082
40 1601
1429 1515 121
60
1523 1445
1484 055
80 1381
1262 1321 084
100
1341
1212 1276 091
120 1218
1229
1224
130 1213
1125 1169 062
140 1236 1270
1253
150 1094
1087 1090
160 1086 1150
1118
170 1138 1193
1166
180 1138 1264 1196 965 1141 128
Figura 7 ndash Valores da CQO das amostras recolhidas ao longo do tempo nos ensaios de EC realizados a pH
natural com agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
y = 3E-07x3 + 8E-05x2 - 00603x + 17635 Rsup2 = 097
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
G
H
I
J
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Ensaios a pH 6 sem agitaccedilatildeo
Para os 4 ensaios de EC realizadas a pH inicial 6 sem agitaccedilatildeo cujos resultados da CQO para
as amostras recolhidas se encontram na Tabela 8 e Figura 8 o pH da amostra foi ajustado
com H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC
Mais uma vez foi obtido o ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos resultados experimentais
com uma boa correlaccedilatildeo observando-se a formaccedilatildeo de um patamar para tempos superiores a
160 min A remoccedilatildeo total de CQO nas 3 h de ensaios foi de 64 ligeiramente superior ao
valor observando para o ensaio em que natildeo foi efetuada correccedilatildeo ao pH inicial da suspensatildeo
Tabela 8 ndash Resultados de CQO obtidos para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a pH 6
sem agitaccedilatildeo bem como a meacutedia e o desvio padratildeo para esses resultados
CQO g O2L
-1
t min K L M N Meacutedia DP
0 1758 1758 1848 1758 1780 045
10 1726
1758
1742 023
30
1544 1567 1555 016
40
1379
1379
60 1119
1206 1242 1189 063
80
986
1099 1043 081
100 810
904
857 066
120
831
826 828 003
130
721
721
140 647 683 733
687 043
150 624 691 719
678 049
160 628 591 731
650 073
170 630 595 707
644 057
180 635 598 689 607 632 041
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 8 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo par os diferentes ensaios de EC realizados a pH 6 sem
agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
Ensaios a pH 4 sem agitaccedilatildeo
Foram realizados 3 ensaios de EC a pH inicial 4 tendo-se efetuado a correccedilatildeo ao pH com
H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC Os resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO nos
diferentes ensaios encontram-se na Tabela 9 e na Figura 9 A meacutedia e o desvio padratildeo
apresentados na tabela foram calculados apenas com dois dos ensaios O e P uma vez que os
resultados obtidos no ensaio Q se afastam muito dos obtidos nos outros ensaios tal como se
pode verificar na Figura 9 Este resultado diferente ainda que com um andamento idecircntico
deve estar relacionado com algum erro experimental cometido
Uma equaccedilatildeo do 3ordm grau tambeacutem se ajusta com uma boa correlaccedilatildeo agrave meacutedia dos resultados
experimentais obtidos apresentando uma espeacutecie de patamar inicial para aleacutem do jaacute
habitual patamar final O andamento inicial da curva deve estar relacionado com a formaccedilatildeo
no iniacutecio do ensaio de partiacuteculas muito finas que vatildeo posteriormente dar origem aos
agregados que sedimentam Estas partiacuteculas finas levam mais tempo a sedimentar e
ldquocontaminamrdquo com mais facilidade as amostras recolhidas para a determinaccedilatildeo da CQO
dando origem a valores mais elevados
No cocircmputo geral a remoccedilatildeo da CQO foi inferior agrave dos outros ensaios realizados sem
agitaccedilatildeo tendo sido de 53
y = 1E-06x3 + 6E-05x2 - 01082x + 18182 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
K
L
M
N
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 9 ndash Resultados da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC realizados a pH 4
sem agitaccedilatildeo
CQO mg L-1
t min O P Q Meacutedia DP
0 1466 1342 1448 1404 067
10
1361 1491 1361 092
30
1363 1532 1363 120
40
1384
60
1074
1074
80 1071
1293 1071 157
100
813 1180 813 259
120 731
1062 731 234
130 679
679
140 721 635 1132 678 265
150 590 682
636 065
160 586 641 889 613 162
170 604 634
619 022
180 494 574 920 534 227
Figura 9 ndash Valores da CQO para as amostras recolhidas ao longo do tempo de EC para o ensaio realizado
a pH 4 sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia dos ensaios O e P
y = 2E-06x3 - 00006x2 - 00205x + 14095 Rsup2 = 098
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
O
P
Q
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
33
4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade
e pH
Na Tabela 10 e na Figura 10 encontram-se os resultados obtidos para as variaccedilotildees de COf e de
NT nos ensaios realizados a pH natural sem e com agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo As
remoccedilotildees globais de COf para as diferentes condiccedilotildees experimentais apresentam posiccedilotildees
relativas semelhantes agraves observadas para a CQO o que eacute explicado pelo facto da remoccedilatildeo da
carga orgacircnica nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo se dar essencialmente por
floculaccedilatildeocoagulaccedilatildeo com apenas uma reduzida remoccedilatildeo de carga orgacircnica por oxidaccedilatildeo
anoacutedica
Quanto agraves remoccedilotildees de azoto total satildeo bastante mais reduzidas e com um padratildeo idecircntico ao
observado pelo COf e pela CQO Esta menor remoccedilatildeo do NT pode estar relacionada com o
facto do azoto total englobar diferentes formas de azoto e o processo de EC poder ser mais
adequado para a remoccedilatildeo de algumas das formas
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH independentemente do seu valor inicial observa-se um aumento ao
longo dos ensaios sendo o valor final do pH das suspensotildees ao fim de 3 h de
aproximadamente 13 Esta subida do pH estaacute relacionada com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que
estatildeo na base da formaccedilatildeo de flocos e que iraacute levar agrave remoccedilatildeo da carga orgacircnica da
suspensatildeo
Em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo da condutividade ao longo dos ensaios observam-se que ao longo dos
ensaios realizados a diferentes condiccedilotildees experimentais sucessivos aumentos e reduccedilotildees
Estes periacuteodos devem estar relacionados respetivamente com fases de maior formaccedilatildeo de
hidroacutexidos com elevada condutividade com fases de formaccedilatildeo de flocos e consequente
precipitaccedilatildeo e reduccedilatildeo de condutividade
Tabela 10 - Remoccedilotildees de COf e de NT obtidas nos ensaios de EC a pH natural sem e com
agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo
Remoccedilatildeo COf NT
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 60 37
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo 100 rpm 50 28
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo 70 43
2611 - pH 4 - s agitaccedilatildeo 57 33
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
34
Figura 10 ndash Variaccedilatildeo da COf e NT relativos no tempo para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a)
pH natural sem agitaccedilatildeo b) pH 6 sem agitaccedilatildeo c) pH 4 sem agitaccedilatildeo d) pH natural com agitaccedilatildeo
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
Tempo minutos
pH natural com agitaccedilatildeo
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH natural
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempominutos
pH 6
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH 4
COf NT
a) b)
c) d)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 11 ndash Valores da condutividade e do pH para as amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC
realizados sem agitaccedilatildeo a) pH natural b) pH 6 e c) pH 4
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12 com o objetivo de estudar o
efeito da diluiccedilatildeo sobre a eficiecircncia do meacutetodo Na Tabela 11 e na Figura 12 encontram-se os
resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo de ensaio para os dois testes
realizados bem como a meacutedia e o desvio padratildeo dos dados recolhidos Observa-se uma
grande dispersatildeo de resultados na parte final do ensaio apoacutes 2 h que se traduz num
coeficiente de correlaccedilatildeo da equaccedilatildeo de 3ordf ordem ajustada aos dados experimentais pior
que os anteriores Para este resultado tambeacutem teraacute contribuiacutedo o facto de apenas se terem
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 6
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 4
Cond
pH
pH
a) b)
c)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
36
realizado 2 ensaios Tal como nos casos anteriores observou-se a tendecircncia para a formaccedilatildeo
de um patamar na curva ajustada para tempos superiores a 2 h
Apesar da remoccedilatildeo da CQO ter sido de cerca de 72 valor mais elevado do que nos ensaios
sem diluiccedilatildeo note-se que a remoccedilatildeo absoluta de CQO for muito inferior tendo sido cerca de
6 g Lmdash1 quando nos casos anteriores se tinham observado valores superiores a 11 g Lmdash1
Tabela 11 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
CQO g O2L
-1
t min R S Meacutedia DP
0 785 900 843 081
10
866 866
30 601 669 635 049
60
538 538
100 379 449 414 050
120 293
293
130 270
270
140 281 350 315 049
150 201 346 273 102
160 200 360 280 114
170 197 382 290 131
180 162 314 238 108
Figura 12 ndash Variaccedilatildeo da CQO das amostras recolhidas ao longo da EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
y = -8E-08x3 + 00002x2 - 00704x + 8727 Rsup2 = 098
00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
R
S
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
37
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH ao longo dos ensaios (Figura 13) foi idecircntica agrave dos ensaios sem
diluiccedilatildeo ie aumentou durante o ensaio ateacute atingir o valor de aproximadamente 13 e
mantendo-se nesse valor ateacute ao fim do ensaio A variaccedilatildeo da condutividade (Figura 13)
apresentou tambeacutem um comportamento semelhante ao dos ensaios sem diluiccedilatildeo embora com
variaccedilotildees menos bruscas o que eacute normal pois a concentraccedilatildeo de poluentes existentes e
hidroacutexidos formados estaacute reduzida a metade
Figura 13 ndash Variaccedilatildeo da condutividade e do pH ao longo EC realizado a pH natural com diluiccedilatildeo de 12
sem agitaccedilatildeo
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados
Na Figura 14 comparam-se as remoccedilotildees relativas de CQO de COf e de NT para os ensaios
realizados a diferentes valores de pH inicial sem agitaccedilatildeo Verifica-se que as maiores
remoccedilotildees de CQO foram obtidas para pH inicial natural e 6 A este uacuteltimo pH tambeacutem se
observaram as maiores remoccedilotildees absolutas de COf e de TN
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural com diluiccedilatildeo
Cond pH
pH
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
38
Figura 14 - Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e NT obtidas apoacutes 3h de tratamento de EC a pH
inicial natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo
Quando se comparam os ensaios realizados a pH natural com e sem agitaccedilatildeo (Figura 15)
observam-se remoccedilotildees absolutas de CQO de COf e de NT superiores para o ensaio realizado
sem agitaccedilatildeo Efetivamente a agitaccedilatildeo parece natildeo favorecer a formaccedilatildeo dos flocos ou
mesmo provocar a sua desagregaccedilatildeo
Aparentemente o facto de diluir o lixiviado original antes de efetuar o ensaio de
eletrocoagulaccedilatildeo tambeacutem natildeo introduz alteraccedilotildees positivas nos resultados pois a diluiccedilatildeo
leva a que as remoccedilotildees absolutas dos paracircmetros em anaacutelise decresccedilam significativamente
(Figura 16) O efeito da concentraccedilatildeo parece ser de extrema importacircncia sendo que quando
a concentraccedilatildeo eacute superior se devem formar flocos com massa criacutetica para sedimentarem com
maior facilidade
Na Figura 17 faz-se uma anaacutelise da remoccedilatildeo absoluta da CQO nas diferentes horas de ensaio
para os testes realizados a diferentes valores de pH inicial com e sem agitaccedilatildeo Verifica-se
que
A pH natural sem agitaccedilatildeo a remoccedilatildeo da CQO eacute a mais regular ao longo do tempo
Para os ensaios realizados a pH inicial 4 e 6 a remoccedilatildeo para a 3ordf hora eacute bastante
inferior agraves remoccedilotildees obtidas para as duas primeiras horas
Nos ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo a remoccedilatildeo durante a 3ordf hora eacute
miacutenima natildeo se justificando o prolongamento do ensaio para aleacutem de 2 h
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
39
verificamos uma remoccedilatildeo mais elevada da CQO na primeira hora de ensaio a pH 6 sem
agitaccedilatildeo Relativamente agrave segunda hora natildeo se verifica diferenccedilas significativas No entanto
na 3ordf hora verifica-se uma maior remoccedilatildeo no ensaio a pH natural sem agitaccedilatildeo
Figura 15 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC a pH inicial
natural com e sem agitaccedilatildeo
Figura 16 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC realizada a pH
inicial natural com e sem diluiccedilatildeo da amostra inicial
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 11 - pH natural - c agitaccedilatildeo 100 rpm
X0-X
CQO
COf
NT
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 12 - pH natural - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
40
Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
55
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
56
Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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61
Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
iv
Abstract
In this work the application of electrocoagulation techniques for the removal of organic load
from sanitary landfill leachates was studied The leachate samples used were collected in
February at the entrance of the biological treatment in the Leachate Treatment Plant of
Resiestrela in Capinha Fundatildeo Iron consumable anodes were used in the electrocoagulation
assays and the intensity of the applied current was 25 A The volume used in each assay was
05 L and different experimental conditions were tested namely different initial pH of the
leachate existence of stirring during the tests and effect of leachate samples dilution The
control parameters used to monitor the progress of the tests were chemical oxygen demand
(COD) filtered organic carbon (COf) total nitrogen conductivity and pH
The results showed that after two hours of electrocoagulation efficiency decreases with the
consequent decrease in the COD removal rate The best results for the complete removal of
the organic load were obtained in tests carried out at an initial pH of 6 immediately followed
by tests at natural pH Tests run at an initial pH of 6 have also shown particularly during the
first hour higher specific removal of COD per mass of Fe and per electrical energy
consumed However tests conducted at natural pH also showed promising results with the
advantage of not requiring initial pH adjustment
Key words Sanitary Landfill Leachates Electrocoagulation
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
v
Lista de siacutembolos e abreviaturas
CBO Carecircncia Bioquiacutemica de Oxigeacutenio
COf Carbono Orgacircnico Filtrado
CQ Coagulaccedilatildeo Quiacutemica
CQO Carecircncia Quiacutemica de Oxigeacutenio
DP Desvio Padratildeo
EC Eletrocoagulaccedilatildeo
Esp Consumo de Energia Especiacutefico
ETAL Estaccedilatildeo de Tratamento de Aacuteguas Lixiviantes
ETRS Estaccedilatildeo de Tratamento de Resiacuteduos Soacutelidos
F Constante de Faraday
I Intensidade de Corrente
NT Azoto Total
NTK Azoto Total de Kjeldahl
OI Osmose inversa
POA Processos oxidativos avanccedilados
RSU Resiacuteduos soacutelidos urbanos
SBR Reatores Descontiacutenuos Sequenciais
SBRA Reatores descontiacutenuos sequenciais anaeroacutebios
SD Soacutelidos dissolvidos
SS Soacutelidos suspensos
ST Soacutelidos totais
Θ Tempo
TOC Carbono Orgacircnico Total
U Diferenccedila de Potencial
UF Ultrafiltraccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
Iacutendice
Capiacutetulo 1 ndash Introduccedilatildeo e Objetivos 1
Capiacutetulo 2 ndash Fundamentos Teoacutericos 2
21 Resiacuteduos Soacutelidos Urbanos 2
22 Aterros Sanitaacuterios 4
23 Lixiviados de aterros sanitaacuterios 6
24 Tratamento de Lixiviados 7
241 Transferecircncia de Lixiviados 8
242 Tratamento Bioloacutegico 8
243 Tratamentos Fiacutesico-Quiacutemicos 10
244 Tratamento por Membranas 12
245 Tratamentos Eletroquiacutemicos 14
Capiacutetulo 3 ndash Materiais e Meacutetodos 21
31 ndash Reagentes 21
32 ndash Paracircmetros de Controlo 22
33 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo 23
Capiacutetulo 4 ndash Resultados e Discussatildeo 25
41 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo 26
411 ndash Amostras sem diluiccedilatildeo 26
4111 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo da CQO 26
4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade e pH 33
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo 35
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados 37
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia eleacutetrica 40
Bibliografia 45
Anexos 48
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
1
Capiacutetulo 1 ndash Introduccedilatildeo e Objetivos
O tratamento de resiacuteduos soacutelidos urbanos tornou-se problema seacuterio devido ao aumento da
populaccedilatildeo mundial e a alteraccedilotildees nos haacutebitos de consumo O aterro sanitaacuterio eacute um dos
meacutetodos mais usados em todo o mundo para a gestatildeo dos resiacuteduos soacutelidos urbanos Durante ou
apoacutes a operaccedilatildeo do aterro sanitaacuterio satildeo produzidos lixiviados devido agrave humidade dos resiacuteduos
no local a reaccedilotildees quiacutemicas e fiacutesicas de eliminaccedilatildeo de resiacuteduos agrave percolaccedilatildeo da aacutegua das
chuvas e ao aumento do niacutevel da aacutegua subterracircnea (Veli et al 2008) A necessidade de tratar
estes lixiviados eacute premente uma vez que os lixiviados possuem quantidades de compostos
orgacircnicos e refrataacuterios elevadas Este facto conduz a uma baixa biodegrabilidade e
consequentemente agrave fraca eficaacutecia do tratamento bioloacutegico no tratamento destes lixiviados
nas Estaccedilotildees de Tratamento de Aacuteguas Lixiviantes (ETAL) Desta forma a necessidade de
implementar preacute-tratamentos eou poacutes-tratamentos que complementem os tratamentos
bioloacutegicos tornou-se cada vez mais importante
O objetivo deste trabalho consistiu em estudar a aplicaccedilatildeo da eletrocoagulaccedilatildeo para a
reduccedilatildeo da carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterios Para atingir este objetivo foram
colhidas amostras nos lixiviados do aterro sanitaacuterio da Resiestrela na Capinha Concelho do
Fundatildeo que foram submetidas ao processo eletroquiacutemico de eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro tendo-se testado diferentes condiccedilotildees experimentais
O trabalho realizado aqui descrito encontra-se organizado em quatro partes distintas O
Capiacutetulo 2 onde depois de uma breve descriccedilatildeo da complexidade dos lixiviados se apresenta
o estado da arte dos principais processos usados no tratamento dos lixiviados de aterros
sanitaacuterios dando-se especial ecircnfase agraves teacutecnicas eletroquiacutemicas e em particular aos
processos de eletrocoagulaccedilatildeoeletrofloculaccedilatildeo
No Capiacutetulo 3 listam-se os reagentes e descrevem-se as principais teacutecnicas de anaacutelise usadas
para o controlo dos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo embora a descriccedilatildeo detalhada das teacutecnicas
esteja nos Anexos Neste capiacutetulo apresentam-se tambeacutem descriccedilotildees dos ensaios de
eletrocoagulaccedilatildeo e das diferentes condiccedilotildees experimentais testadas
No Capiacutetulo 4 apresentam-se os resultados experimentais para os ensaios realizados que satildeo
tambeacutem aqui comentados tirando-se algumas conclusotildees Contudo as principais conclusotildees
estatildeo no Capiacutetulo 5 onde tambeacutem se indicam algumas previsotildees para trabalho futuro
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
2
Capiacutetulo 2 ndash Fundamentos Teoacutericos
Agrave medida que se verifica o desenvolvimento das sociedades e consequentemente a melhoria
da qualidade de vida dos habitantes acumulam-se enormes quantidades de resiacuteduos
principalmente nos grandes centros urbanos Desta forma torna-se necessaacuterio criar poliacuteticas
de gestatildeo de resiacuteduos soacutelidos traccedilando alternativas de eliminaccedilatildeo ou ateacute mesmo de
reutilizaccedilatildeo destes resiacuteduos soacutelidos Neste capiacutetulo seratildeo introduzidos alguns conceitos
relacionados com os resiacuteduos soacutelidos urbanos nomeadamente sobre os aterros sanitaacuterios e os
principais processos para tratar os lixiviados formados nesses aterros
21 Resiacuteduos Soacutelidos Urbanos
Na legislaccedilatildeo portuguesa as poliacuteticas de gestatildeo dos resiacuteduos soacutelidos contendo alternativas de
eliminaccedilatildeo ou ateacute mesmo de reutilizaccedilatildeo destes resiacuteduos soacutelidos em Portugal estatildeo contidas
no Decreto-Lei nordm 1782006 de 5 de Setembro Por reutilizaccedilatildeo entende-se a reintroduccedilatildeo
sem alteraccedilotildees significativas de substacircncias objetos ou produtos nos circuitos de produccedilatildeo
ou de consumo de forma a evitar a produccedilatildeo de resiacuteduos
O Decreto-Lei nordm 1832009 de 10 de Agosto estabelece o regime juriacutedico da disposiccedilatildeo de
resiacuteduos em aterro os requisitos gerais a observar na conceccedilatildeo construccedilatildeo exploraccedilatildeo
encerramento e poacutes-encerramento de aterros incluindo caracteriacutesticas teacutecnicas especiacuteficas
para cada classe de aterros Descrevem-se em seguida as principais caracteriacutesticas das
diferentes classes de resiacuteduos de acordo com o referido Decreto-Lei
Resiacuteduo hospitalar ndash resiacuteduo resultante de atividades meacutedicas desenvolvidas em unidades de
prestaccedilatildeo de cuidados de sauacutede em atividades de prevenccedilatildeo diagnoacutestico tratamento
reabilitaccedilatildeo e investigaccedilatildeo relacionada com seres humanos ou animais em farmaacutecias em
atividades meacutedico-legais de ensino e em quaisquer outras que envolvam procedimentos
invasivos tais como acupunctura piercings e tatuagens
Resiacuteduo industrial ndash resiacuteduo gerado em processos produtivos industriais bem como o que
resulte das atividades de produccedilatildeo e distribuiccedilatildeo de eletricidade gaacutes e aacutegua
Resiacuteduo inerte ndash resiacuteduo que natildeo sofre transformaccedilotildees fiacutesicas quiacutemicas ou bioloacutegicas
importantes e em consequecircncia natildeo pode ser soluacutevel nem inflamaacutevel nem ter qualquer
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
3
outro tipo de reaccedilatildeo fiacutesica ou quiacutemica e natildeo pode ser biodegradaacutevel nem afetar
negativamente outras substacircncias com as quais entre em contacto de forma susceptiacutevel de
aumentar a poluiccedilatildeo do ambiente ou prejudicar a sauacutede humana e cujos lixiviabilidade total
conteuacutedo poluente e ecotoxicidade do lixiviado satildeo insignificantes e em especial natildeo potildeem
em perigo a qualidade das aacuteguas superficiais e ou subterracircneas
Resiacuteduo perigoso ndash resiacuteduo que apresente pelo menos uma caracteriacutestica de perigosidade
para a sauacutede ou para o ambiente nomeadamente os identificados como tal na Lista Europeia
de Resiacuteduos
Resiacuteduo urbano ndash resiacuteduo proveniente de habitaccedilotildees bem como outro resiacuteduo que pela sua
natureza ou composiccedilatildeo seja semelhante ao resiacuteduo proveniente de habitaccedilotildees
Os resiacuteduos soacutelidos urbanos (RSU) vulgarmente designados por lixo constituem um dos
problemas das sociedades modernas Para aleacutem da degradaccedilatildeo da paisagem a deposiccedilatildeo
inadequada dos resiacuteduos soacutelidos apresenta vaacuterios aspetos negativos de que se destacam
- poluiccedilatildeo dos terrenos e recursos aquiacuteferos subterracircneos por lixiviaccedilatildeo de substacircncias toacutexicas
presentes nos resiacuteduos em particular as que natildeo sofrem biodegradaccedilatildeo e que se podem
acumular nas cadeias alimentares
- dispersatildeo do ldquolixordquo devido a condiccedilotildees meteoroloacutegicas
- libertaccedilatildeo de metano proveniente da biodegradaccedilatildeo que pode contribuir para o efeito de
estufa eou dar origem a explosotildees e incecircndios
- incineraccedilatildeo fortuita na lixeira que pode levar agrave libertaccedilatildeo de gases toacutexicos para a
atmosfera
Na Figura 1 apresenta-se um esquema de tratamento de resiacuteduos soacutelidos numa Estaccedilatildeo de
Tratamento de Resiacuteduos Soacutelidos (ETRS) que mostra o destino final apoacutes vaacuterias operaccedilotildees de
tratamento dos resiacuteduos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
4
Figura 1 - Esquema de tratamento de resiacuteduos soacutelidos numa ETRS1
22 Aterros Sanitaacuterios
O crescimento da populaccedilatildeo e o aumento de materiais de consumo tecircm originado quantidades
cada vez maiores de resiacuteduos soacutelidos urbanos Assim a deposiccedilatildeo em aterro sanitaacuterio torna-se
importante para lidar com os resiacuteduos soacutelidos gerados (Bashir et al 2009)
Segundo o Decreto-Lei nordm 1832009 de 10 de Agosto entende-se por aterro a instalaccedilatildeo de
eliminaccedilatildeo de resiacuteduos atraveacutes da sua deposiccedilatildeo acima ou abaixo da superfiacutecie natural
incluindo
i) As instalaccedilotildees de eliminaccedilatildeo internas considerando-se como tal os aterros onde o
produtor de resiacuteduos efetua a sua proacutepria eliminaccedilatildeo de resiacuteduos no local de produccedilatildeo
ii) Uma instalaccedilatildeo permanente considerando-se como tal a que tiver uma vida uacutetil
superior a um ano usada para armazenagem temporaacuteria
A disposiccedilatildeo final de resiacuteduos soacutelidos urbanos e industriais em aterro sanitaacuterio continua a ser
um meacutetodo amplamente aceite e utilizado principalmente devido agraves suas vantagens
econoacutemicas (Renou et al 2008 Pi et al 2009 Guo et al 2010 Panizza et al 2010
Orkun and Kuleyin 2010 Li et al 2011) Estudos comparativos entre os diversos meios
possiacuteveis de eliminaccedilatildeo dos resiacuteduos soacutelidos urbanos (aterros incineraccedilatildeo compostagem etc)
tecircm mostrado que o processo mais barato em termos de exploraccedilatildeo e de custos de capital eacute
1 httpwwwliporptuploadLiporficheirosPlano20EstratC3A9gico_2007_20016pdf (acedido em 19-6-2012)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
5
a deposiccedilatildeo em aterro (Renou et al 2008 Panizza et al 2010) Aleacutem disso o aterro
minimiza inconvenientes ambientais e permite decompor os resiacuteduos sob condiccedilotildees
controladas ateacute agrave sua eventual transformaccedilatildeo em materiais relativamente inertes eou
material estabilizados (Renou et al 2008)
Figura 2 ndash Corte esquemaacutetico de um aterro sanitaacuterio2
Apoacutes a deposiccedilatildeo em aterro os resiacuteduos soacutelidos sofrem alteraccedilotildees bioloacutegicas e fisico-
quiacutemicas Consequentemente a degradaccedilatildeo da fraccedilatildeo orgacircnica dos resiacuteduos em combinaccedilatildeo
com a aacutegua da chuva por percolaccedilatildeo leva agrave formaccedilatildeo de um liacutequido altamente contaminado
chamado ldquolixiviadordquo (Guo et al 2010) cuja infiltraccedilatildeo pode levar agrave contaminaccedilatildeo dos solos
e eventualmente agrave das aacuteguas subterracircneas (Veli et al 2008)
2 httpwwwreciclotecaorgbrDefaultaspID=7ampEditoria=2ampSubEditoria=3ampVer=1 (acedido em 19-6-2012)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
6
23 Lixiviados de aterros sanitaacuterios
Os lixiviados de aterros sanitaacuterios satildeo definidos como efluentes aquosos gerados como
consequecircncia da percolaccedilatildeo da chuva atraveacutes dos resiacuteduos soacutelidos Contecircm um grande nuacutemero
de compostos alguns dos quais podem causar problemas na sauacutede humana e na natureza
quando libertados no ambiente natural nomeadamente poluentes orgacircnicos azoto
amoniacal sais inorgacircnicos metais pesados e compostos xenobioacuteticos (Renou et al 2008
Bashir et al 2009 Panizza et al 2010 Aziz et al 2010) A sua composiccedilatildeo quiacutemica pode
ser afetada por vaacuterios fatores como a idade do aterro a precipitaccedilatildeo sazonal e a origem dos
resiacuteduos (Panizza et al 2010) Assim a composiccedilatildeo do lixiviado e a concentraccedilatildeo de
contaminantes depende da composiccedilatildeo dos resiacuteduos soacutelidos depositados no aterro e da sua
idade Geralmente os aterros satildeo classificados como ldquojovemrdquo para menos de 5 anos ldquomeia
idaderdquo para 5-10 anos ldquovelhordquo para mais 10 anos (Veli et al 2008 Panizza et al 2010) Em
geral os lixiviados dos aterros ldquojovensrdquo possuem cargas poluentes muito mais elevadas do
que os ldquovelhosrdquo (Bashir et al 2010) embora estes uacuteltimos tenham uma biodegrabilidade
inferior (Zhao et al 2010a)
As caracteriacutesticas de um lixiviado podem ser representadas por paracircmetros baacutesicos
nomeadamente carecircncia quiacutemica de oxigeacutenio (CQO) carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio (CBO)
BODCQO pH soacutelidos suspensos (SS) azoto de Kjeldahl (NTK) azoto amoniacal e metais
pesados (Renou et al 2008) Na tabela 1 apresentam-se as caracteriacutesticas tiacutepicas de
lixiviados jovens e velhos
Face agraves composiccedilotildees apresentadas por estes dois tipos de lixiviados eacute crucial o seu
tratamento uma vez que lixiviados natildeo tratados podem permear os solos poluindo-os
misturar-se com aacuteguas subterracircneas e superficiais tornando-as inadequadas para fins
humanos ou mesmo desaconselhando a sua utilizaccedilatildeo para qualquer outro fim (Zhao et al
2010b)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
7
Tabela 1 ndash Caracteriacutesticas tiacutepicas de lixiviado (Deng and Englehardt 2007)
Lixiviado
Jovem (lt 1-2 anos) Velho (gt 5-10 anos)
pH 6 66 ndash 75
CQO (mgL) 3000 - 60000 100 ndash 500
CBO5CQO 06 ndash 10 0 ndash 03
COT (mgL) 1500 - 20000 80 ndash 160
TSS (mgL) 200 ndash 2000 100 - 400
N-NH3 (mgL) 10 - 800 20 ndash 40
N-Orgacircnico (mgL) 10 ndash 800 80 - 120
Ca2+ (mgL) 200 - 3000 100 ndash 400
Mg2+ (mgL) 50 ndash 15000 50 - 200
SO42- (mgL) 50 - 1000 20 ndash 50
Cl- (mgL) 200 - 3000 100 - 400
24 Tratamento de Lixiviados
Os meacutetodos existentes para o tratamento de lixiviados de aterros sanitaacuterios podem ser
classificados como quiacutemicos fiacutesicos ou bioloacutegicos Os meacutetodos fiacutesicos mais utilizados satildeo o
arejamente e a filtraccedilatildeo por membranas A coagulaccedilatildeo-floculaccedilatildeo a precipitaccedilatildeo quiacutemica e
os meacutetodos de oxidaccedilatildeo quiacutemica ou eletroquiacutemica encontram-se entre os meacutetodos quiacutemicos
mais usados (Guo et al 2010) Descrevem-se em seguida alguns dos meacutetodos disponiacuteveis
para o tratamento deste tipo de lixiviados
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
8
241 Transferecircncia de Lixiviados
A transferecircncia de lixiviados para sistemas de tratamento de esgoto domeacutestico e a reciclagem
do lixiviado ao aterro satildeo dois sistemas usados para a resoluccedilatildeo do problema colocado pela
existecircncia das aacuteguas lixiviantes
Tratamento combinado com esgoto domeacutestico
Haacute alguns anos este tratamento era comum no tratamento de lixiviado devido agrave sua
manutenccedilatildeo faacutecil e ao reduzido custo de operaccedilatildeo Poreacutem esta opccedilatildeo tem sido posta em
causa devido agrave presenccedila de compostos orgacircnicos inibitoacuterios com baixa biodegrabilidade e agrave
presenccedila de metais pesados no lixiviado o que reduz a eficiecircncia do tratamento e conduz a
um aumento da concentraccedilatildeo destes constituintes no efluente Um argumento a favor deste
tratamento alternativo eacute o facto de natildeo ser necessaacuterio adicionar foacutesforo e azoto uma vez
que o primeiro se encontra no esgoto domeacutestico e o segundo no lixiviado (Renou et al 2008)
Reciclagem
A reciclagem do lixiviado tem sido utilizada nos uacuteltimos dez anos visto ser uma das opccedilotildees
disponiacuteveis menos cara Um dos benefiacutecios desta teacutecnica eacute o facto do aumento de
recirculaccedilatildeo de lixiviado aumentar o teor de humidade num sistema de reator controlado e
promover a distribuiccedilatildeo de nutrientes e enzimas Desta forma natildeo soacute aumenta a qualidade do
lixiviado como tambeacutem diminui o tempo necessaacuterio agrave estabilizaccedilatildeo de vaacuterias deacutecadas para 2 a
3 anos (Renou et al 2008)
242 Tratamento Bioloacutegico
Devido agrave sua fiabilidade simplicidade e razatildeo custo-eficiecircncia elevada o tratamento
bioloacutegico eacute o mais comum no tratamento da maior parte dos lixiviados contendo altas
concentraccedilotildees de BOD A biodegradaccedilatildeo eacute realizada por microrganismos que podem degradar
os compostos orgacircnicos obtendo-se dioacutexido de carbono em condiccedilotildees aeroacutebias e biogaacutes (uma
mistura que conteacutem essencialmente CO2 e CH4) em condiccedilotildees anaeroacutebias (Renou et al
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
9
2008) No entanto este meacutetodo pode ser aplicado apenas no tratamento de lixiviados jovens
uma vez que aiacute a concentraccedilatildeo de metais pesados eacute baixa a reduzida biodegrabilidade dos
outros tipos de lixiviados impede que este processo seja efetivo (Zhao et al 2010a)
Tratamento Aeroacutebio
O tratamento aeroacutebio deve permitir uma reduccedilatildeo parcial de poluentes orgacircnicos
biodegradaacuteveis e tambeacutem deve conduzir agrave nitrificaccedilatildeo do azoto amoniacal Os processos
bioloacutegicos aeroacutebios baseados no crescimento de biomassa suspensa tais como lagoas
arejadas lamas ativadas e reatores descontiacutenuos sequenciais (SBR) tecircm sido amplamente
estudados e aplicados (Renou et al 2008)
As lagoas arejadas satildeo geralmente vistas como um meacutetodo eficaz para a remoccedilatildeo de agentes
patogeacutenicos compostos orgacircnicos e inorgacircnicos e de custos de operaccedilatildeo e manutenccedilatildeo
reduzidos Estes atributos fazem delas escolhas populares para o tratamento de aacuteguas
residuais (Renou et al 2008)
O processo de lamas ativadas eacute muito aplicado como tratamento de aacuteguas residuais e como
co-tratamento de lixiviados e esgoto No entanto nas ultimas deacutecadas este meacutetodo mostrou
ser insuficiente para lidar com lixiviados de aterros sanitaacuterios apesar de poder ser eficiente
na remoccedilatildeo de carbono orgacircnico nutrientes e teor de azoto apresenta demasiadas
desvantagens tais como (Renou et al 2008)
sedimentaccedilatildeo inadequada e necessidade de mais arejamento
alto custo energeacutetico e produccedilatildeo de lamas
inibiccedilatildeo microbiana devido agrave elevada concentraccedilatildeo de azoto amoniacal
O sistema SBR eacute adequado para os processos nitrificaccedilatildeo e desnitrificaccedilatildeo uma vez que
fornece um regime de exploraccedilatildeo compatiacutevel com a oxidaccedilatildeo do carbono orgacircnico e a
nitrificaccedilatildeo A grande flexibilidade deste processo eacute particularmente importante quando se
considera o tratamento de lixiviados com um elevado grau de variabilidade em termos de
qualidade e quantidade (Renou et al 2008)
Tratametno Anaeroacutebio
O tratamento anaeroacutebio eacute adequado para tratar efluentes de elevada carga orgacircnica tais
como lixiviados de aterros jovens Contrariamente aos processos aeroacutebios a digestatildeo
anaeroacutebia conserva energia e produz muito poucos soacutelidos embora as velocidades de reaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
10
sejam baixas Aleacutem disso eacute possiacutevel utilizar o metano produzido para aquecer o digestor que
trabalha geralmente a 35 ordmC (Wiszniowski et al 2006 Renou et al 2008) Podem ser
utilizados diferentes reatores tais como filtros anaeroacutebios reactores descontiacutenuos
sequenciais anaeroacutebios (SBRA) (Wiszniowski et al 2006)
As principais vantagens deste processo satildeo (Wiszniowski et al 2006)
a elevada eficiecircncia na remoccedilatildeo de substrato (gt 90 de BOD)
ser necessaacuterio um teor reduzido de foacutesforo como nutriente para o crescimento das
bacteacuterias anaeroacutebias
uma produccedilatildeo reduzida de lamas
um baixo consumo energeacutetico
a produccedilatildeo de biogaacutes que pode ser reaproveitada
As principais desvantagens residem (Wiszniowski et al 2006)
nos metais pesados podem dificultar a digestatildeo
na toxicidade do amoniacuteaco e na dificuldade em eliminaacute-lo
no facto de ser sensiacutevel a alteraccedilotildees de pH e de temperatura
243 Tratamentos Fiacutesico-Quiacutemicos
Coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
A coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo tem sido utilizada para remoccedilatildeo de CQO cor turbidez e SS (Bashir
et al 2009) Pode ser utilizada com sucesso no tratamento de lixiviados de aterros velhos Eacute
muito usada como um preacute-tratamento para a osmose inversa ou o tratamento bioloacutegico ou
como um passo de tratamento de polimento final a fim de remover mateacuteria orgacircnica natildeo
biodegradaacutevel O sulfato de alumiacutenio o sulfato ferroso e o sulfato-cloro feacuterrico tem sido os
coagulantes mais usados embora possam ser usados poliacutemeros sinteacuteticos e biofloculantes
Existem trabalhos publicados da accedilatildeo de biofloculantes em comparaccedilatildeo com os coagulantes
inorgacircnicos tradicionais para a diminuiccedilatildeo de aacutecidos huacutemicos (Renou et al 2008)
Vaacuterios estudos tecircm sido relatados na anaacutelise de coagulaccedilatildeo-floculaccedilatildeo para o tratamento de
lixiviados visando a otimizaccedilatildeo do processo ou seja a seleccedilatildeo do coagulante mais
apropriado a identificaccedilatildeo das melhores condiccedilotildees experimentais e a avaliaccedilatildeo do pH oacutetimo
Poreacutem este tratamento apresenta desvantagens como a produccedilatildeo de lamas consistentes e o
aumento da concentraccedilatildeo de alumiacutenio ou ferro na fase liacutequida (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
11
Precipitaccedilatildeo Quiacutemica
A precipitaccedilatildeo quiacutemica tem sido muito utilizada como preacute-tratamento com o objetivo de
remover o azoto amoniacal Alguns estudos confirmaram que o desempenho do processo de
lamas ativadas poderia ser significativamente afetado por uma elevada concentraccedilatildeo de
azoto amoniacal pois a remoccedilatildeo de CQO diminui de 95 para 79 quando a concentraccedilatildeo de
azoto amoniacal no efluente aumenta de 50 para 800 mg L-1 (Renou et al 2008) Nestes
casos a precipitaccedilatildeo quiacutemica pode ser usada para aumentar o rendimento dos processos
bioloacutegicos
Adsorccedilatildeo
A adsorccedilatildeo de poluentes em carbono ativado em colunas ou na forma de poacute proporciona
uma melhor reduccedilatildeo dos niacuteveis de CQO bastante melhor que a resultante do uso de meacutetodos
quiacutemicos qualquer que seja a concentraccedilatildeo da mateacuteria orgacircnica A principal desvantagem
deste meacutetodo eacute a necessidade de regeneraccedilatildeo frequente das colunas ou em alternativa um
consumo elevado de carvatildeo ativado em poacute
A adsorccedilatildeo por carvatildeo ativado tem sido utilizado juntamente como o tratamento bioloacutegico
para o tratamento eficaz de lixiviado de aterro Os compostos natildeo biodegradaacuteveis a CQO
inerte e a cor podem ser reduzidas por este processo a niacuteveis aceitaacuteveis para lixiviados
tratados biologicamente (Renou et al 2008)
Air stripping
O esgotamento de soluccedilotildees eacute o meacutetodo mais comum para eliminar elevadas concentraccedilotildees de
azoto amoniacal no tratamento de aacuteguas residuais Por norma encontram-se niacuteveis elevados
de azoto amoniacal nos lixiviados e este meacutetodo pode ser bem sucedido para a eliminaccedilatildeo
deste poluente Para que este meacutetodo seja eficiente eacute necessaacuterio usar valores de pH elevados
e tratar o gaacutes libertado com H2SO4 ou HCl No entanto este meacutetodo apresenta alguns
inconvenientes nomeadamente o NH3 que eacute libertado para a atmosfera podendo causar um
grave problema de poluiccedilatildeo se o amoniacuteaco natildeo for bem absorvido nas soluccedilotildees de H2SO4 ou
HCl Outros problemas na torre de extraccedilatildeo satildeo causados pelo carbonato de caacutelcio utilizado
no ajuste do pH e a formaccedilatildeo de espumas o que impotildee a utilizaccedilatildeo de torres de extraccedilatildeo
grande (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
12
Oxidaccedilatildeo Quiacutemica
A oxidaccedilatildeo quiacutemica eacute um meacutetodo que pode ser usado para o tratamento de efluentes
contendo compostos refrataacuterios como os lixiviados Recentemente tem-se verificado um
interesse crescente em processos apelidados de processos oxidativos avanccedilados (POA) (Renou
et al 2008) A maioria deles com excepccedilatildeo da ozonizaccedilatildeo simples que utiliza apenas O3 usa
uma combinaccedilatildeo de oxidantes fortes tais como O3 e H2O2 irradiaccedilatildeo ultravioleta ultrasons
ou feixe de eletrotildees e catalisadores (iotildees metaacutelicos de transiccedilatildeo ou fotocalisadores) tais
como iotildees de ferro (oxidaccedilatildeo de Fenton) e TiO2 (Renou et al 2008 Vilar et al 2011 Cortez
et al 2011) No entanto verificam-se alguns inconvenientes na aplicaccedilatildeo de POAs dos quais
se destacam os consumos elevados de energia eleacutetrica e a necessidade de doses elevadas de
oxidante para ocorrer a mineralizaccedilatildeo completa dos poluentes tornando os processos
economicamente caros (Renou et al 2008 Wiszniowski et al 2006)
244 Tratamento por Membranas
A microfiltraccedilatildeo a nanofiltraccedilatildeo a ultrafiltraccedilatildeo e a osmose inversa satildeo os principais
processos de membrana aplicados no tratamento de lixiviado de aterros sanitaacuterios (Renou et
al 2008)
Microfiltraccedilatildeo
A microfiltraccedilatildeo eacute eficaz na remoccedilatildeo de coloides e de material em suspensatildeo Poreacutem natildeo
pode ser utilizado sozinho sendo usado como um preacute-tratamento de outro processo de
membranas como ultrafiltraccedilatildeo nanofiltraccedilatildeo e osmose inversa (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
13
Nanofiltraccedilatildeo
A tecnologia de nanofiltraccedilatildeo tem uma abordagem versaacutetil para alcanccedilar vaacuterios objetivos da
qualidade da aacutegua tais como controle de contaminantes orgacircnicos inorgacircnicos e
microbianos As membranas de nanofiltraccedilatildeo estudadas normalmente satildeo feitas de filmes
polimeacutericos com um cut-off molecular entre 200 e 2000 Da A alta taxa de rejeiccedilatildeo de iotildees
sulfatos e de mateacuteria orgacircnica dissolvida juntamente com a baixa rejeiccedilatildeo de cloreto de
soacutedio reduz o volume do concentrado Poreacutem a aplicaccedilatildeo bem sucedida desta tecnologia
requer um controlo eficaz das incrustaccedilotildees da membrana Na realidade um grande gama de
constituintes podem contribuir para a formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees na membrana como
substacircncias orgacircnicas e inorgacircnicas dissolvidas partiacuteculas coloidais e suspensas (Renou et al
2008)
Ultrafiltraccedilatildeo
A ultrafiltraccedilatildeo (UF) eacute eficaz para eliminar macromoleacuteculas e pequenas partiacuteculas mas eacute
fortemente dependente do tipo de material que constitui a membrana A UF por ser utilizada
como ferramenta para fracionar mateacuteria orgacircnica e tambeacutem avaliar a massa molecular
predominante de poluentes orgacircnicos Por outro lado testes do permeado da membrana pode
fornecer informaccedilatildeo sobre a recalcitracircncia e a toxicidade das fraccedilotildees permeadas (Renou et
al 2008)
Osmose Inversa
A osmose inversa (OI) parece ser um dos meacutetodos mais promissores e eficiente entre os novos
processos de tratamento de lixiviados No passado vaacuterios estudos realizados tanto em
laboratoacuterio como agrave escala industrial demonstraram elevados desempenhos da OI na
separaccedilatildeo de poluentes de lixiviados No entanto dois problemas foram identificados como
grandes inconvenientes para aplicaccedilatildeo destes processos no tratamento de lixiviados que satildeo
a formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees na membrana (impondo a necessidade de um preacute-tratamento
extensivo ou a limpeza quiacutemica das membranas resultando numa vida curta das membranas e
diminuindo a produtividade do processo) e a geraccedilatildeo de grande volume de concentrado (que
tem de ser descarregado ou ainda tratado) (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
14
245 Tratamentos Eletroquiacutemicos
Nos uacuteltimos anos meacutetodos eletroquiacutemicos foram aplicados no tratamento de mateacuteria orgacircnica
com elevada toxicidade e baixa degrabilidade bioloacutegica Meacutetodos tais como eletrocoagulaccedilatildeo
(EC) oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica e eletro-foto-oxidaccedilatildeo foram frequentemente utilizados no
tratamento de aacuteguas residuais origem tecircxtil e da industria do azeite No tratamento de
lixiviado estes meacutetodos tambeacutem se tornaram importantes Na maioria dos estudos
especialmente o meacutetodo de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica foi estudado com o objetivo de aumentar
a eficiecircncia do meacutetodo testando vaacuterios paracircmetros nomeadamente materiais do acircnodo que
tenham elevada atividade eletrocataliacutetica e elevado potencial de produccedilatildeo de oxigeacutenio ativo
(Atmaca 2009)
ElectrocuagulaccedilatildeoFlotaccedilatildeo
A eletrocoagulaccedilatildeo (EC) eacute uma teacutecnica eletroquiacutemica considerada bastante simples que
requer equipamento baacutesico e que pode reduzir consideravelmente a carga orgacircnica (Ilhan et
al 2008) A EC envolve a produccedilatildeo de coagulantes in situ por aplicaccedilatildeo de uma diferenccedila de
potencial entre os eleacutetrodos atraveacutes de uma fonte de corrente externa levando agrave oxidaccedilatildeo do
acircnodo (Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009) A quantidade de metal dissolvido ou depositado
depende da quantidade de eletricidade que passa atraveacutes da soluccedilatildeo (Liu et al 2010) A
reaccedilatildeo que descreve a oxidaccedilatildeo do metal M de que eacute formado o acircnodo eacute a seguinte
No acircnodo
(1)
No caacutetodo em meio aacutecido pode dar-se a reaccedilatildeo de formaccedilatildeo do H2 por reduccedilatildeo dos prototildees
(reaccedilatildeo 2) ou em meio alcalino por reduccedilatildeo da H2O (reaccedilatildeo 3) Em ambos os casos o pH
aumenta durante a eletroacutelise e os iotildees Fe2+ reagem para formar hidroacutexidos metaacutelicos (reaccedilatildeo
4)
(2)
(3)
(4)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
15
O OH- produzido na reaccedilatildeo 4 causa um aumento do pH durante a eletroacutelise (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Os metais mais usados como acircnodos satildeo o Fe e o Al dando origem respectivamente aos iotildees
Fe2+ e Al3+ que se hidrolizam imediatamente a ferro polimeacuterico ou hidroacutexido de alumiacutenio na
presenccedila de O2 Estes hidroacutexidos polimeacutericos como Fe(H2O)63+ Fe(H2O)5(OH)2+
Fe(H2O)4(OH)2+ Fe2(H2O)8(OH)24+ e Fe2(H2O)6(OH)4
4+ ou Al(OH)2+ Al(OH)2+ Al2(OH)2
4+Al(OH)4minus
Al6(OH)153+ Al7(OH)17
4+ satildeo excelentes agentes coagulantes Os gases envolvidos no eleacutectrodo
podem colapsar e causar flotaccedilatildeo das partiacuteculas coaguladas (Mollah et al 2004 Liu et al
2010)
(5)
(6)
Quando se utilizam acircnodos de ferro Fe(OH)3 precipita a pH superior a 55 (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Os prototildees produzidos nas reaccedilotildees 5 e 6 podem ser diretamente reduzidos a H2 gasoso no
caacutetodo segundo a reaccedilatildeo 7 (Ilhan et al 2008 Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009)
(7)
Em meio aacutecido a pH inferior a 5 eacute dissolvida uma quantidade de acircnodo de ferro maior do
que a esperada pela lei de Faraday devido ao ataque quiacutemico de prototildees (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Principais fatores que influenciam a EC
Densidade de Corrente
A densidade de corrente aplicada eacute importante na EC uma vez que eacute o uacutenico paracircmetro
operacional que pode ser controlado diretamente Neste sistema a densidade de corrente
determina a quantidade de iotildees Al3+ ou Fe2+ que satildeo libertados dos respetivos eleacutetrodos (Chen
2004)
Temperatura
A temperatura tem influecircncia na EC Estudos efetuados sobre a oxidaccedilatildeodissoluccedilatildeo de
acircnodos de Al no intervalo de temperatura de 2 a 90 ordmC concluiacuteram que a eficiecircncia de
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
16
corrente relativa ao acircnodo de Al aumenta rapidamente quando a temperatura da mistura
reacional varia de 2 a 30 ordmC O aumento da temperatura vai acelerar a velocidade de
destruiccedilatildeo da membrana de oacutexido aumentando a eficiecircncia de corrente Poreacutem quando a
temperatura sobe acima de 60 ordmC a eficiecircncia de corrente comeccedila a baixar Neste caso o
volume do coloacuteide Al(OH)3 diminui e os poros formados no acircnodo de Al fecham- se Estes
fatores devem ser responsaacuteveis pela diminuiccedilatildeo da eficiecircncia de corrente (Liu et al 2010
Chen 2004)
pH
O pH da soluccedilatildeo tem um papel importante nos processos de EC (Liu et al 2010) Os efeitos do
pH de misturas reacionais ou de aacuteguas residuais na EC refletem-se na eficiecircncia de corrente e
na solubilidade dos hidroacutexidos de metal formados
Geralmente a eficiecircncia de corrente dos processos de EC com alumiacutenio eacute mais elevada em
condiccedilotildees aacutecidas ou alcalinas do que em condiccedilotildees neutras O desempenho do tratamento
depende da natureza dos poluentes sendo a melhor remoccedilatildeo de poluente obtida a pH
proacuteximo de 7 O consumo de energia eacute no entanto maior a pH neutro devido agrave variaccedilatildeo da
condutividade Para condutividades elevadas o efeito de pH natildeo eacute significativo (Chen 2004)
Na gama de pH 4 ndash 9 formam-se Al(OH)2+ Al(OH)2+ Al2(OH)2
4+ Al(OH)3 e Al13(OH)327+ A
superfiacutecie destes compostos eacute carregada positivamente o que pode levar agrave neutralizaccedilatildeo
eletroquiacutemica por adsorccedilatildeo
A pH gt 10 forma-se maioritariamente Al(OH)4- e o efeito de coagulaccedilatildeo baixa rapidamente A
pH baixo Al3+ eacute o iatildeo maioritaacuterio e natildeo tem efeito coagulante
A evoluccedilatildeo de H2 no caacutetodo iraacute aumentar a concentraccedilatildeo de OH- Assim o pH na soluccedilatildeo
aquosa aumenta quando o pH da aacutegua original estaacute no intervalo 4 ndash 9 No entanto quando o
pH da aacutegua original eacute maior do que 9 o pH da aacutegua tratada iraacute diminuir (Liu et al 2010)
Materiais dos Eleacutetrodo
A Coagulaccedilatildeo Quiacutemica (CQ) e a EC baseiam-se no mesmo fenoacutemeno no qual as partiacuteculas
carregadas em suspensatildeo coloidal satildeo neutralizadas por colisatildeo muacutetua com iotildees de hidroacutexidos
metaacutelicos e aglomerados seguido de sedimentaccedilatildeo e flutuaccedilatildeo A diferenccedila entre EC e CQ eacute
principalmente a forma como o ferro ou alumiacutenio satildeo facultados agrave soluccedilatildeo A EC eacute um
processo que consiste em criar flocos de hidroacutexido metaacutelico por eletrodissoluccedilatildeo de acircnodos
soluacuteveis (Fe ou Al) enquanto que a CQ consiste em hidrolisar sais metaacutelicos de ferro ou
alumiacutenio sendo os sulfatos e os cloretos feacuterricos e de alumiacutenio os mais usados como
coagulantes no tratamento de aacutegua Algumas vantagens da EC relativamente CQ satildeo (Liu et
al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
17
1 Na coagulaccedilatildeo quiacutemica a hidroacutelise de sais metaacutelicos conduz a uma diminuiccedilatildeo do pH
sendo sempre necessaacuterio corrigir o pH do efluente A coagulaccedilatildeo quiacutemica eacute altamente
sensiacutevel agraves variaccedilotildees do pH e uma coagulaccedilatildeo eficaz eacute obtida a pH 6-7 Na
eletrocoagulaccedilatildeo o efeito da neutralizaccedilatildeo torna-se efetivo numa gama ampla de pH
entre 4 e 9
2 Os flocos formados pela EC apesar de similares aos da CQ tendem a ser maiores
contendo menos ligaccedilotildees com a aacutegua sendo resistentes ao aacutecido e muito mais
estaacuteveis A CQ eacute sempre seguida de uma sedimentaccedilatildeo e uma filtraccedilatildeo enquanto que
o processo de EC pode ser seguido pela sedimentaccedilatildeo ou flutuaccedilatildeo naturais As bolhas
de gaacutes produzidas durante a eletroacutelise podem levar os poluentes para a superfiacutecie da
soluccedilatildeo onde podem ser mais facilmente concentrados e removidos
3 As lamas formadas pela EC satildeo facilmente fixaacuteveis e faacuteceis de separar da aacutegua porque
satildeo compostas maioritariamente de oacutexidoshidroacutexidos metaacutelicos Apesar disto esta eacute
uma teacutecnica de baixa produccedilatildeo de lamas
4 O uso de produtos quiacutemicos eacute evitado no processo de EC Assim natildeo eacute preciso
neutralizar o excesso de quiacutemicos e eacute evitada uma poluiccedilatildeo secundaacuteria causada por
substacircncias quiacutemicas que satildeo adicionadas pois na EC apenas se verifica a
solubilizaccedilatildeo dos acircnodos
5 O processo de EC tem a vantagem de tratar o efluente com temperaturas baixas e
baixa turvaccedilatildeo Nestas condiccedilotildees a CQ tem dificuldade em encontrar um resultado
satisfatoacuterio
6 A EC requer equipamento simples e eacute faacutecil de operar
As principais desvantagens da EC satildeo (Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009)
Passivaccedilatildeo do acircnodo pela deposiccedilatildeo de lamas nos eleacutectrodos que pode inibir o
processo eletroliacutetico no modo de operaccedilatildeo contiacutenuo
Altas concentraccedilotildees de iotildees ferro e alumiacutenio no efluente que tecircm que ser removidas
posteriormente
Na Figura 3 apresenta-se um esquema do mecanismo reacional de eletrocoagulaccedilatildeo
eletrofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 3 - Esquema do processo de eletrocoagulaccedilatildeo (adaptado de Mollah et al 2004)
A eletrocoagulaccedilatildeo eacute eficiente na remoccedilatildeo de soacutelidos suspensos bem como oacuteleos e gorduras
Provou-se ser eficaz no tratamento de aacutegua potaacutevel para operaccedilotildees marinhas e mesmo para o
abastecimento de aacutegua para processos industriais (Chen 2004)
Oxidaccedilatildeo Eletroquiacutemica
A oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica tem sido amplamente investigada como um meio eficaz de controlo
de poluiccedilatildeo da aacutegua e no tratamento de aacuteguas residuais Uma vantagem importante da
oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute oxidar poluentes orgacircnicos em CO2 e aacutegua a fim de evitar um
problema de mudanccedila de uma fase para outra dos contaminantes Tambeacutem a operaccedilatildeo a
temperatura ambiente e pressatildeo atmosfeacuterica impede volatilizaccedilatildeo e a descarga dos resiacuteduos
que natildeo satildeo tratados e a reaccedilatildeo pode ser simplesmente terminada (Deng and Englehardt
2007) O processo de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute particularmente interessante uma vez que os
eletrotildees fornecidos permitem uma versaacutetil eficiente facilmente automatizaacutevel e limpa
tecnologia (Panizza et al 2010)
Nos uacuteltimos anos os processos oxidativos avanccedilados (POA) tecircm sido propostos como uma
alternativa eficiente e emergente para o tratamento de efluentes que contecircm poluentes
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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toacutexicos ou refrataacuterios Muitos processos tais como oxidaccedilatildeo de Fenton ozonizaccedilatildeo oxidaccedilatildeo
eletroquiacutemica e os seus processos combinados foram investigados (Zhou et al 2011)
Durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica os poluentes podem ser oxidados quer diretamente como
indiretamente (Deng and Englehardt 2007 Primo et al 2009 Zhang et al 2011) isto eacute no
acircnodo alguns compostos podem ser diretamente oxidados Aleacutem disso reaccedilotildees de oxidaccedilatildeo
podem ocorrer no seio da soluccedilatildeo atraveacutes de espeacutecies oxidantes geradas electroliticamente
Propotildee-se que a degradaccedilatildeo de amoniacuteaco ocorre principalmente devido ao processo de
oxidaccedilatildeo indirecta na presenccedila de iotildees cloreto No entanto a oxidaccedilatildeo de amoniacuteaco pode
levar a formaccedilatildeo de iotildees nitrato (Primo et al 2009)
A Figura 4 ilustra os diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo (Anglaba et al 2009)
Figura 4 - Diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica (a) oxidaccedilatildeo directa e (b) oxidaccedilatildeo indirecta (adaptado de Anglada et al 2009)
Na oxidaccedilatildeo direta os poluentes satildeo destruiacutedos diretamente na superfiacutecie do acircnodo e pode
tomar duas vias diferentes
Conversatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo apenas parcialmente oxidados (reaccedilatildeo
8) podendo ser necessaacuterio um tratamento subsequente
(8)
Combustatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo transformados em aacutegua dioacutexido de
carbono inorgacircnicos e outros componentes (reaccedilatildeo 9)
(9)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Na oxidaccedilatildeo indireta onde um mediador (HClO H2S2O8 HO e outros) eacute eletroquimicamente
gerado para efetuar a oxidaccedilatildeo (Deng and Englehardt 2007 Anglada et al 2009) As reaccedilotildees
responsaacuteveis pela oxidaccedilatildeo indireta durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica satildeo as seguintes (Deng
and Englehardt 2007)
Reaccedilotildees anoacutedicas
(10)
(11)
(12)
Reaccedilotildees no seio da soluccedilatildeo
(13)
(14)
Reaccedilotildees catoacutedicas
(15)
(16)
Eletro-Fenton
Existem sistemas hiacutebridos que consistem em processos de oxidaccedilatildeo diferentes tais como
oxidaccedilatildeo Fenton sendo um meacutetodo frequentemente usado com o objetivo de aumentara
eficiecircncia dos meacutetodos eletroquiacutemicos (Atmaca 2009)
O processo Fenton tem atraiacutedo grande interesse devido agrave sua capacidade de gerar radicais
hidroxilo (HO) atraveacutes da decomposiccedilatildeo de H2O2 por Fe2+ em condiccedilotildees aacutecidas Aleacutem disso
pode ser aplicada a uma vasta gama de poluentes orgacircnicos devido agrave sua simplicidade e
facilidade de aplicaccedilatildeo em condiccedilotildees suaves de temperatura e pressatildeo A eficiecircncia deste
processo pode ser consideravelmente melhorada pela aplicaccedilatildeo de eletricidade para gerar
radicais HO adicionais chamando assim processo eletro-Fenton O processo eletro-Fenton
inclui as vantagens combinadas de eletroquiacutemica e os meacutetodos de tratamento Fenton Este
processo permite a produccedilatildeo de mais radicais HO sendo reforccedilada a oxidaccedilatildeo dos compostos
orgacircnicos Em meio aacutecido o poder oxidante de H2O2 pode ser melhorado com o meacutetodo
eletro-Fenton onde uma pequena quantidade de Fe2+ eacute adicionada como catalisador na
soluccedilatildeo contaminada para gerar HO e Fe3+ das reaccedilotildees de Fenton (Mohajeri et al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 3 ndash Materiais e Meacutetodos
O efluente utilizado neste trabalho foi recolhido agrave entrada do tratamento bioloacutegico numa
ETRS A amostra recolhida foi caraterizada tendo em conta os seguintes paracircmetros CQO
COf soacutelidos totais (ST) soacutelidos suspensos (SS) soacutelidos dissolvidos (SD) azoto amoniacal (N-
NH3) e azoto de Kjeldhal (NTK) Todas as anaacutelises foram efetuadas de acordo com o Standard
Methods encontrando-se as teacutecnicas usadas respectivamente nos anexos 1 a 3 Durante os
ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo forma recolhidas amostras agraves quais foram efetuadas as seguintes
anaacutelises CQO Carbono Orgacircnico Filtrado (COf) Azoto Total (NT) pH e condutividade
Nos pontos seguintes descrevem-se os reagentes os meacutetodos e as teacutecnicas utilizadas ao longo
do trabalho
31 ndash Reagentes
Na Tabela 2 encontram-se listados os reagentes usados para as vaacuterias determinaccedilotildees
analiacuteticas bem como o seu grau de pureza e marca
Tabela 2 ndash Reagentes utilizados na eletrocoagulaccedilatildeo e nos meacutetodos de anaacutelise
Reagentes Grau de Pureza Marca
Ensaios de EC e
determinaccedilotildees COf H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
CQO
K2Cr2O7 99 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
Ag2SO4 985 Carlo Erba
HgSO4 99 Fluka
FeH20N2O14S2 995 Merck
N-NH3 e TKN
NaOH 98 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
H3BO3 998 Panreac
K2SO4 998 AnalaR NORMAPUR
CuSO4 99-1005 Merck
Na2S2O3 1004 AnalaR NORMAPUR
Na2B4O7middot10H2O 995-105 Scharlau
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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32 ndash Paracircmetros de Controlo
Todos os paracircmetros de controlo foram determinados de acordo os meacutetodos que se encontram
nos anexos 1 a 3
Carecircncia Quiacutemica de Oxigeacutenio
A CQO foi determinada em todas as amostras apoacutes o ensaio de EC A determinaccedilatildeo foi atraveacutes
do meacutetodo tritrimeacutetrico em refluxo fechado (anexo 1)
O digestor utilizado foi um Spectroquant TR 420 e o titulador automaacutetico foi da Metrohm 876
Dosimat plus
Carbono Orgacircnico filtrado e Azoto total
O COf e o azoto total foram determinados em todas as amostras apoacutes o tratamento de EC
utilizando o equipamento Total Organic Carbon Analyzer da Shimadzu TOC-V CSH O meacutetodo
usado para determinar este paracircmetro foi o meacutetodo da combustatildeo a alta temperatura Antes
de proceder agrave medida do COf no referido aparelho as amostras da EC foram filtradas com
filtros de 1 μm e acidificadas com H2SO4 de forma a atingir pH 3 ndash 4
pH
Mediu-se o pH das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC no equipamento pHmeter
HI 931400
Condutividade
As medidas de condutividade das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC foram
efetuadas com um condutiviacutemetro Mettler Toledo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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33 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Apoacutes a caraterizaccedilatildeo inicial das amostras realizaram-se os ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo com
o objetivo de precipitar a mateacuteria suspensa e dissolvida existente no lixiviado Numa
primeira fase de tratamento com EC foram feitos ensaios de otimizaccedilatildeo das condiccedilotildees a
aplicar tendo-se variado primeiro a diferenccedila de potencial aplicada (entre 6 e 12 V)
Verificou-se que natildeo havia uma boa reprodutibilidade das condiccedilotildees experimentais pelo que
se passou a aplicar uma intensidade de corrente constante 25 A apresentando-se nesta
dissertaccedilatildeo apenas estes uacuteltimos resultados Foram realizados ensaios de 3 horas a pH
natural pH 6 e a pH 4 com agitaccedilatildeo (100 rpm) e sem agitaccedilatildeo com diluiccedilatildeo (12) e sem
diluiccedilatildeo A Fabela 3 apresenta um resumo dos ensaios realizados Todos os ensaios foram
repetidos tendo sido efetuados dois a cinco ensaios para cada condiccedilatildeo experimental a
testar e as amostras recolhidas a intervalos de tempo diferentes para inferir da
reprodutibilidade dos resultados experimentais O tratamento foi realizado com acircnodos e
caacutetodos de ferro ambos com aacutereas de 40 cm2 A Figura 5 ilustra o esquema de montagem
experimental usada na EC
Figura 5 - Montagem experimental usada no tratamento de EC Legenda 1 ndash Fonte de alimentaccedilatildeo
2 ndash Eleacutetrodos de ferro 3 ndash Ceacutelula contendo o lixiviado 4 ndash Agitador magneacutetico 5 ndash Placa de agitaccedilatildeo
0000
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
24
Tabela 3 ndash Resumo das vaacuterias condiccedilotildees aplicadas ao longo dos ensaios realizados com uma intensidade
de corrente aplicada de 25 A
Diluiccedilatildeo Agitaccedilatildeo pH inicial
11
sem 4
sem 6
sem natural (83)
Com (100 rpm) natural (8hellip)
12 sem natural (83)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
25
Capiacutetulo 4 ndash Resultados e Discussatildeo
Este capiacutetulo encontra-se dividido em duas partes a primeira onde satildeo apresentados os
resultados obtidos nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo das amostras de lixiviado e a segunda
que conteacutem caacutelculos relacionados com remoccedilotildees especiacuteficas de carga orgacircnica por consumo
de ferro e de energia eleacutetrica
As amostras utilizadas neste estudo foram obtidas no aterro sanitaacuterio da Resistrela na
Capinha Concelho do Fundatildeo As amostras foram recolhidas no tanque de equalizaccedilatildeo agrave
entrada do tratamento bioloacutegico aiacute existente em Fevereiro de 2012 Nas Tabelas 4 e 5
apresentam-se os resultados obtidos na caracterizaccedilatildeo da amostra recolhida Para a
determinaccedilatildeo da CQO e do COf foram ensaiadas diferentes diluiccedilotildees tendo-se verificado que
as mais adequadas eram respetivamente 150 e 1200 Esta eacute uma amostra tiacutepica de um
lixiviado novo dada a sua CQO
Tabela 4 ndash Resultados de CQO e COf obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Diluiccedilatildeo CQO CQO mg O2L-1 Diluiccedilatildeo COf COf mgL-1
150 17622
1100 7196
125 17517
120 17515 1200 7310
110 10325
Tabela 5 ndash Resultados de condutividade pH ST SS SD azoto amoniacal e azoto total de Kjeldahl
obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Condutividade (15 ordmC) mscm-1 pH STgL-1 SSgL-1 SDgL-1 N-NH3
mgL-1
NTK
mgL-1
294 837 2370 115 2270 4485 5141
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
26
41 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Nesta secccedilatildeo encontram-se os resultados obtidos para as diferentes condiccedilotildees experimentais
ensaiadas tal como se encontra descrito na Tabela 3 Tal como jaacute foi referido anteriormente
todos os ensaios aqui apresentados foram realizados a uma intensidade de corrente aplicada
de 25 A
Cada uma das diferentes condiccedilotildees experimentais ensaiadas for repetida uma ou vaacuterias
vezes Para evitar grandes variaccedilotildees no volume dos ensaios e em simultacircneo haver
determinaccedilotildees da CQO a intervalos de tempos reduzidos as amostras em cada uma das
repeticcedilotildees foram recolhidas a tempos diferentes Deste modo por vezes para um
determinado tempo temos apenas um valor do paracircmetro em estudo ao qual continuamos a
chamar incorretamente ldquomeacutediardquo e para o qual consequentemente natildeo existe desvio
padratildeo A esses valores meacutedios da CQO foram ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau Na realidade
em alguns dos casos o ajuste de uma exponencial ou equaccedilatildeo do 2ordm grau podia ter sido
conseguido com resultados igualmente bons Contudo por razotildees de consistecircncia foram
sempre ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau
Para os outros paracircmetros de anaacutelise usados neste estudo COf NT pH e condutividade as
determinaccedilotildees natildeo foram tatildeo exaustivas apesar de terem sido calculadas sempre para mais
do que um ensaio Contudo seratildeo apresentados apenas os resultados para o ensaio em que
foram recolhidas mais amostras e que portanto apresenta um maior nuacutemero de resultados
411 ndash Amostras sem diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC agraves amostras de lixiviado sem diluiccedilatildeo a pH inicial natural com
e sem agitaccedilatildeo e a pH 6 e pH 4 sem agitaccedilatildeo Nas duas sub-secccedilotildees seguintes apresentam-
se respetivamente os resultados obtidos para a variaccedilatildeo ao longo do tempo da CQO e dos
restantes paracircmetros controlados COf NT condutividade e pH
4111 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo da CQO
Ensaios a pH natural sem agitaccedilatildeo
Realizaram-se 6 ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo de forma a determinar a evoluccedilatildeo
da CQO ao longo do tempo de ensaio Os resultados obtidos encontram-se na Tabela 6 e na
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
27
Figura 6 que tambeacutem contecircm informaccedilatildeo relativa agrave meacutedia e ao desvio padratildeo para os
resultados obtidos nos diferentes ensaios
Tabela 6 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo com a
respetiva meacutedia e desvio padratildeo
CQO g O2L
-1
t min A B C D E F Meacutedia DP
0 1851 1758 1866 1717 1775 1799 1794 057
10 1737
1683
1710 038
20 1701 1647
1674 038
30 1571
1522
1546 035
40 1593 1465 1499
1519 066
50 1411
1411
60 1350 1336
1328 1286 1331 1326 024
80 1278 1199 1300
1259 053
100 1244 1074
938
1085 153
120 1109 951 996
823 955 967 103
130
993
993
140
796 798
797 002
150
787 724
756 045
160
783 669
726 080
170
794 722
758 051
180
697 707 584 727 679 064
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
28
Figura 6 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo para as amostras recolhidas no ensaio de EC a pH natural
sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios A a F realizados
Consultando a Tabela 6 podemos concluir que em meacutedia para as 3 h de ensaio foram
removidos cerca de 11 g O2L-1 o que corresponde a uma remoccedilatildeo de CQO de 62
A anaacutelise da Figura 6 permite verificar que para o tempo de 180 minutos se comeccedila a verificar
a tendecircncia para a formaccedilatildeo de um patamar na curva ajustada aos dados experimentais o que
significa que se estaacute perto de se atingir o maacuteximo de remoccedilatildeo de CQO com uma eficiecircncia
energeacutetica aceitaacutevel
Ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo
Nos 4 ensaios de EC realizados a pH natural com agitaccedilatildeo (100 rpm) cujos resultados de CQO
se encontram na Tabela 7 e na Figura 7 verifica-se tal como no caso anterior uma boa
reprodutibilidade dos resultados A curva ajustada agrave meacutedia dos resultados apresenta uma
clara tendecircncia para formar um patamar a tempo inferior ao verificado no ensaio sem
agitaccedilatildeo Este facto traduz-se numa remoccedilatildeo de CQO menor que foi aqui de apenas 36 ao
fim de 3 h
Nestes ensaios pretendia-se minimizar problemas de passivaccedilatildeo do eleacutetrodo aumentando a
eficiecircncia EC Poreacutem a remoccedilatildeo da CQO foi menor provavelmente porque a agitaccedilatildeo
destruiacutea os flocos formados
y = 5E-07x3 - 4E-05x2 - 0071x + 17896 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
A
B
C
D
E
F
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 7 ndash Resultados da variaccedilatildeo da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC
realizados a pH natural com agitaccedilatildeo
CQO g O2L-1
t min G H I J Meacutedia DP
0 1736 1817 1845 1698 1774 069
10
1800
1592 1696 147
30
1645
1529 1587 082
40 1601
1429 1515 121
60
1523 1445
1484 055
80 1381
1262 1321 084
100
1341
1212 1276 091
120 1218
1229
1224
130 1213
1125 1169 062
140 1236 1270
1253
150 1094
1087 1090
160 1086 1150
1118
170 1138 1193
1166
180 1138 1264 1196 965 1141 128
Figura 7 ndash Valores da CQO das amostras recolhidas ao longo do tempo nos ensaios de EC realizados a pH
natural com agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
y = 3E-07x3 + 8E-05x2 - 00603x + 17635 Rsup2 = 097
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
G
H
I
J
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
30
Ensaios a pH 6 sem agitaccedilatildeo
Para os 4 ensaios de EC realizadas a pH inicial 6 sem agitaccedilatildeo cujos resultados da CQO para
as amostras recolhidas se encontram na Tabela 8 e Figura 8 o pH da amostra foi ajustado
com H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC
Mais uma vez foi obtido o ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos resultados experimentais
com uma boa correlaccedilatildeo observando-se a formaccedilatildeo de um patamar para tempos superiores a
160 min A remoccedilatildeo total de CQO nas 3 h de ensaios foi de 64 ligeiramente superior ao
valor observando para o ensaio em que natildeo foi efetuada correccedilatildeo ao pH inicial da suspensatildeo
Tabela 8 ndash Resultados de CQO obtidos para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a pH 6
sem agitaccedilatildeo bem como a meacutedia e o desvio padratildeo para esses resultados
CQO g O2L
-1
t min K L M N Meacutedia DP
0 1758 1758 1848 1758 1780 045
10 1726
1758
1742 023
30
1544 1567 1555 016
40
1379
1379
60 1119
1206 1242 1189 063
80
986
1099 1043 081
100 810
904
857 066
120
831
826 828 003
130
721
721
140 647 683 733
687 043
150 624 691 719
678 049
160 628 591 731
650 073
170 630 595 707
644 057
180 635 598 689 607 632 041
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 8 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo par os diferentes ensaios de EC realizados a pH 6 sem
agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
Ensaios a pH 4 sem agitaccedilatildeo
Foram realizados 3 ensaios de EC a pH inicial 4 tendo-se efetuado a correccedilatildeo ao pH com
H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC Os resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO nos
diferentes ensaios encontram-se na Tabela 9 e na Figura 9 A meacutedia e o desvio padratildeo
apresentados na tabela foram calculados apenas com dois dos ensaios O e P uma vez que os
resultados obtidos no ensaio Q se afastam muito dos obtidos nos outros ensaios tal como se
pode verificar na Figura 9 Este resultado diferente ainda que com um andamento idecircntico
deve estar relacionado com algum erro experimental cometido
Uma equaccedilatildeo do 3ordm grau tambeacutem se ajusta com uma boa correlaccedilatildeo agrave meacutedia dos resultados
experimentais obtidos apresentando uma espeacutecie de patamar inicial para aleacutem do jaacute
habitual patamar final O andamento inicial da curva deve estar relacionado com a formaccedilatildeo
no iniacutecio do ensaio de partiacuteculas muito finas que vatildeo posteriormente dar origem aos
agregados que sedimentam Estas partiacuteculas finas levam mais tempo a sedimentar e
ldquocontaminamrdquo com mais facilidade as amostras recolhidas para a determinaccedilatildeo da CQO
dando origem a valores mais elevados
No cocircmputo geral a remoccedilatildeo da CQO foi inferior agrave dos outros ensaios realizados sem
agitaccedilatildeo tendo sido de 53
y = 1E-06x3 + 6E-05x2 - 01082x + 18182 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
K
L
M
N
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 9 ndash Resultados da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC realizados a pH 4
sem agitaccedilatildeo
CQO mg L-1
t min O P Q Meacutedia DP
0 1466 1342 1448 1404 067
10
1361 1491 1361 092
30
1363 1532 1363 120
40
1384
60
1074
1074
80 1071
1293 1071 157
100
813 1180 813 259
120 731
1062 731 234
130 679
679
140 721 635 1132 678 265
150 590 682
636 065
160 586 641 889 613 162
170 604 634
619 022
180 494 574 920 534 227
Figura 9 ndash Valores da CQO para as amostras recolhidas ao longo do tempo de EC para o ensaio realizado
a pH 4 sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia dos ensaios O e P
y = 2E-06x3 - 00006x2 - 00205x + 14095 Rsup2 = 098
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
O
P
Q
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
33
4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade
e pH
Na Tabela 10 e na Figura 10 encontram-se os resultados obtidos para as variaccedilotildees de COf e de
NT nos ensaios realizados a pH natural sem e com agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo As
remoccedilotildees globais de COf para as diferentes condiccedilotildees experimentais apresentam posiccedilotildees
relativas semelhantes agraves observadas para a CQO o que eacute explicado pelo facto da remoccedilatildeo da
carga orgacircnica nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo se dar essencialmente por
floculaccedilatildeocoagulaccedilatildeo com apenas uma reduzida remoccedilatildeo de carga orgacircnica por oxidaccedilatildeo
anoacutedica
Quanto agraves remoccedilotildees de azoto total satildeo bastante mais reduzidas e com um padratildeo idecircntico ao
observado pelo COf e pela CQO Esta menor remoccedilatildeo do NT pode estar relacionada com o
facto do azoto total englobar diferentes formas de azoto e o processo de EC poder ser mais
adequado para a remoccedilatildeo de algumas das formas
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH independentemente do seu valor inicial observa-se um aumento ao
longo dos ensaios sendo o valor final do pH das suspensotildees ao fim de 3 h de
aproximadamente 13 Esta subida do pH estaacute relacionada com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que
estatildeo na base da formaccedilatildeo de flocos e que iraacute levar agrave remoccedilatildeo da carga orgacircnica da
suspensatildeo
Em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo da condutividade ao longo dos ensaios observam-se que ao longo dos
ensaios realizados a diferentes condiccedilotildees experimentais sucessivos aumentos e reduccedilotildees
Estes periacuteodos devem estar relacionados respetivamente com fases de maior formaccedilatildeo de
hidroacutexidos com elevada condutividade com fases de formaccedilatildeo de flocos e consequente
precipitaccedilatildeo e reduccedilatildeo de condutividade
Tabela 10 - Remoccedilotildees de COf e de NT obtidas nos ensaios de EC a pH natural sem e com
agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo
Remoccedilatildeo COf NT
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 60 37
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo 100 rpm 50 28
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo 70 43
2611 - pH 4 - s agitaccedilatildeo 57 33
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
34
Figura 10 ndash Variaccedilatildeo da COf e NT relativos no tempo para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a)
pH natural sem agitaccedilatildeo b) pH 6 sem agitaccedilatildeo c) pH 4 sem agitaccedilatildeo d) pH natural com agitaccedilatildeo
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
Tempo minutos
pH natural com agitaccedilatildeo
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH natural
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempominutos
pH 6
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH 4
COf NT
a) b)
c) d)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
35
Figura 11 ndash Valores da condutividade e do pH para as amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC
realizados sem agitaccedilatildeo a) pH natural b) pH 6 e c) pH 4
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12 com o objetivo de estudar o
efeito da diluiccedilatildeo sobre a eficiecircncia do meacutetodo Na Tabela 11 e na Figura 12 encontram-se os
resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo de ensaio para os dois testes
realizados bem como a meacutedia e o desvio padratildeo dos dados recolhidos Observa-se uma
grande dispersatildeo de resultados na parte final do ensaio apoacutes 2 h que se traduz num
coeficiente de correlaccedilatildeo da equaccedilatildeo de 3ordf ordem ajustada aos dados experimentais pior
que os anteriores Para este resultado tambeacutem teraacute contribuiacutedo o facto de apenas se terem
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 6
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 4
Cond
pH
pH
a) b)
c)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
36
realizado 2 ensaios Tal como nos casos anteriores observou-se a tendecircncia para a formaccedilatildeo
de um patamar na curva ajustada para tempos superiores a 2 h
Apesar da remoccedilatildeo da CQO ter sido de cerca de 72 valor mais elevado do que nos ensaios
sem diluiccedilatildeo note-se que a remoccedilatildeo absoluta de CQO for muito inferior tendo sido cerca de
6 g Lmdash1 quando nos casos anteriores se tinham observado valores superiores a 11 g Lmdash1
Tabela 11 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
CQO g O2L
-1
t min R S Meacutedia DP
0 785 900 843 081
10
866 866
30 601 669 635 049
60
538 538
100 379 449 414 050
120 293
293
130 270
270
140 281 350 315 049
150 201 346 273 102
160 200 360 280 114
170 197 382 290 131
180 162 314 238 108
Figura 12 ndash Variaccedilatildeo da CQO das amostras recolhidas ao longo da EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
y = -8E-08x3 + 00002x2 - 00704x + 8727 Rsup2 = 098
00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
R
S
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
37
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH ao longo dos ensaios (Figura 13) foi idecircntica agrave dos ensaios sem
diluiccedilatildeo ie aumentou durante o ensaio ateacute atingir o valor de aproximadamente 13 e
mantendo-se nesse valor ateacute ao fim do ensaio A variaccedilatildeo da condutividade (Figura 13)
apresentou tambeacutem um comportamento semelhante ao dos ensaios sem diluiccedilatildeo embora com
variaccedilotildees menos bruscas o que eacute normal pois a concentraccedilatildeo de poluentes existentes e
hidroacutexidos formados estaacute reduzida a metade
Figura 13 ndash Variaccedilatildeo da condutividade e do pH ao longo EC realizado a pH natural com diluiccedilatildeo de 12
sem agitaccedilatildeo
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados
Na Figura 14 comparam-se as remoccedilotildees relativas de CQO de COf e de NT para os ensaios
realizados a diferentes valores de pH inicial sem agitaccedilatildeo Verifica-se que as maiores
remoccedilotildees de CQO foram obtidas para pH inicial natural e 6 A este uacuteltimo pH tambeacutem se
observaram as maiores remoccedilotildees absolutas de COf e de TN
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural com diluiccedilatildeo
Cond pH
pH
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 14 - Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e NT obtidas apoacutes 3h de tratamento de EC a pH
inicial natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo
Quando se comparam os ensaios realizados a pH natural com e sem agitaccedilatildeo (Figura 15)
observam-se remoccedilotildees absolutas de CQO de COf e de NT superiores para o ensaio realizado
sem agitaccedilatildeo Efetivamente a agitaccedilatildeo parece natildeo favorecer a formaccedilatildeo dos flocos ou
mesmo provocar a sua desagregaccedilatildeo
Aparentemente o facto de diluir o lixiviado original antes de efetuar o ensaio de
eletrocoagulaccedilatildeo tambeacutem natildeo introduz alteraccedilotildees positivas nos resultados pois a diluiccedilatildeo
leva a que as remoccedilotildees absolutas dos paracircmetros em anaacutelise decresccedilam significativamente
(Figura 16) O efeito da concentraccedilatildeo parece ser de extrema importacircncia sendo que quando
a concentraccedilatildeo eacute superior se devem formar flocos com massa criacutetica para sedimentarem com
maior facilidade
Na Figura 17 faz-se uma anaacutelise da remoccedilatildeo absoluta da CQO nas diferentes horas de ensaio
para os testes realizados a diferentes valores de pH inicial com e sem agitaccedilatildeo Verifica-se
que
A pH natural sem agitaccedilatildeo a remoccedilatildeo da CQO eacute a mais regular ao longo do tempo
Para os ensaios realizados a pH inicial 4 e 6 a remoccedilatildeo para a 3ordf hora eacute bastante
inferior agraves remoccedilotildees obtidas para as duas primeiras horas
Nos ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo a remoccedilatildeo durante a 3ordf hora eacute
miacutenima natildeo se justificando o prolongamento do ensaio para aleacutem de 2 h
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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verificamos uma remoccedilatildeo mais elevada da CQO na primeira hora de ensaio a pH 6 sem
agitaccedilatildeo Relativamente agrave segunda hora natildeo se verifica diferenccedilas significativas No entanto
na 3ordf hora verifica-se uma maior remoccedilatildeo no ensaio a pH natural sem agitaccedilatildeo
Figura 15 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC a pH inicial
natural com e sem agitaccedilatildeo
Figura 16 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC realizada a pH
inicial natural com e sem diluiccedilatildeo da amostra inicial
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 11 - pH natural - c agitaccedilatildeo 100 rpm
X0-X
CQO
COf
NT
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 12 - pH natural - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
45
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
53
3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
v
Lista de siacutembolos e abreviaturas
CBO Carecircncia Bioquiacutemica de Oxigeacutenio
COf Carbono Orgacircnico Filtrado
CQ Coagulaccedilatildeo Quiacutemica
CQO Carecircncia Quiacutemica de Oxigeacutenio
DP Desvio Padratildeo
EC Eletrocoagulaccedilatildeo
Esp Consumo de Energia Especiacutefico
ETAL Estaccedilatildeo de Tratamento de Aacuteguas Lixiviantes
ETRS Estaccedilatildeo de Tratamento de Resiacuteduos Soacutelidos
F Constante de Faraday
I Intensidade de Corrente
NT Azoto Total
NTK Azoto Total de Kjeldahl
OI Osmose inversa
POA Processos oxidativos avanccedilados
RSU Resiacuteduos soacutelidos urbanos
SBR Reatores Descontiacutenuos Sequenciais
SBRA Reatores descontiacutenuos sequenciais anaeroacutebios
SD Soacutelidos dissolvidos
SS Soacutelidos suspensos
ST Soacutelidos totais
Θ Tempo
TOC Carbono Orgacircnico Total
U Diferenccedila de Potencial
UF Ultrafiltraccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
Iacutendice
Capiacutetulo 1 ndash Introduccedilatildeo e Objetivos 1
Capiacutetulo 2 ndash Fundamentos Teoacutericos 2
21 Resiacuteduos Soacutelidos Urbanos 2
22 Aterros Sanitaacuterios 4
23 Lixiviados de aterros sanitaacuterios 6
24 Tratamento de Lixiviados 7
241 Transferecircncia de Lixiviados 8
242 Tratamento Bioloacutegico 8
243 Tratamentos Fiacutesico-Quiacutemicos 10
244 Tratamento por Membranas 12
245 Tratamentos Eletroquiacutemicos 14
Capiacutetulo 3 ndash Materiais e Meacutetodos 21
31 ndash Reagentes 21
32 ndash Paracircmetros de Controlo 22
33 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo 23
Capiacutetulo 4 ndash Resultados e Discussatildeo 25
41 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo 26
411 ndash Amostras sem diluiccedilatildeo 26
4111 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo da CQO 26
4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade e pH 33
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo 35
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados 37
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia eleacutetrica 40
Bibliografia 45
Anexos 48
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
1
Capiacutetulo 1 ndash Introduccedilatildeo e Objetivos
O tratamento de resiacuteduos soacutelidos urbanos tornou-se problema seacuterio devido ao aumento da
populaccedilatildeo mundial e a alteraccedilotildees nos haacutebitos de consumo O aterro sanitaacuterio eacute um dos
meacutetodos mais usados em todo o mundo para a gestatildeo dos resiacuteduos soacutelidos urbanos Durante ou
apoacutes a operaccedilatildeo do aterro sanitaacuterio satildeo produzidos lixiviados devido agrave humidade dos resiacuteduos
no local a reaccedilotildees quiacutemicas e fiacutesicas de eliminaccedilatildeo de resiacuteduos agrave percolaccedilatildeo da aacutegua das
chuvas e ao aumento do niacutevel da aacutegua subterracircnea (Veli et al 2008) A necessidade de tratar
estes lixiviados eacute premente uma vez que os lixiviados possuem quantidades de compostos
orgacircnicos e refrataacuterios elevadas Este facto conduz a uma baixa biodegrabilidade e
consequentemente agrave fraca eficaacutecia do tratamento bioloacutegico no tratamento destes lixiviados
nas Estaccedilotildees de Tratamento de Aacuteguas Lixiviantes (ETAL) Desta forma a necessidade de
implementar preacute-tratamentos eou poacutes-tratamentos que complementem os tratamentos
bioloacutegicos tornou-se cada vez mais importante
O objetivo deste trabalho consistiu em estudar a aplicaccedilatildeo da eletrocoagulaccedilatildeo para a
reduccedilatildeo da carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterios Para atingir este objetivo foram
colhidas amostras nos lixiviados do aterro sanitaacuterio da Resiestrela na Capinha Concelho do
Fundatildeo que foram submetidas ao processo eletroquiacutemico de eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro tendo-se testado diferentes condiccedilotildees experimentais
O trabalho realizado aqui descrito encontra-se organizado em quatro partes distintas O
Capiacutetulo 2 onde depois de uma breve descriccedilatildeo da complexidade dos lixiviados se apresenta
o estado da arte dos principais processos usados no tratamento dos lixiviados de aterros
sanitaacuterios dando-se especial ecircnfase agraves teacutecnicas eletroquiacutemicas e em particular aos
processos de eletrocoagulaccedilatildeoeletrofloculaccedilatildeo
No Capiacutetulo 3 listam-se os reagentes e descrevem-se as principais teacutecnicas de anaacutelise usadas
para o controlo dos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo embora a descriccedilatildeo detalhada das teacutecnicas
esteja nos Anexos Neste capiacutetulo apresentam-se tambeacutem descriccedilotildees dos ensaios de
eletrocoagulaccedilatildeo e das diferentes condiccedilotildees experimentais testadas
No Capiacutetulo 4 apresentam-se os resultados experimentais para os ensaios realizados que satildeo
tambeacutem aqui comentados tirando-se algumas conclusotildees Contudo as principais conclusotildees
estatildeo no Capiacutetulo 5 onde tambeacutem se indicam algumas previsotildees para trabalho futuro
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
2
Capiacutetulo 2 ndash Fundamentos Teoacutericos
Agrave medida que se verifica o desenvolvimento das sociedades e consequentemente a melhoria
da qualidade de vida dos habitantes acumulam-se enormes quantidades de resiacuteduos
principalmente nos grandes centros urbanos Desta forma torna-se necessaacuterio criar poliacuteticas
de gestatildeo de resiacuteduos soacutelidos traccedilando alternativas de eliminaccedilatildeo ou ateacute mesmo de
reutilizaccedilatildeo destes resiacuteduos soacutelidos Neste capiacutetulo seratildeo introduzidos alguns conceitos
relacionados com os resiacuteduos soacutelidos urbanos nomeadamente sobre os aterros sanitaacuterios e os
principais processos para tratar os lixiviados formados nesses aterros
21 Resiacuteduos Soacutelidos Urbanos
Na legislaccedilatildeo portuguesa as poliacuteticas de gestatildeo dos resiacuteduos soacutelidos contendo alternativas de
eliminaccedilatildeo ou ateacute mesmo de reutilizaccedilatildeo destes resiacuteduos soacutelidos em Portugal estatildeo contidas
no Decreto-Lei nordm 1782006 de 5 de Setembro Por reutilizaccedilatildeo entende-se a reintroduccedilatildeo
sem alteraccedilotildees significativas de substacircncias objetos ou produtos nos circuitos de produccedilatildeo
ou de consumo de forma a evitar a produccedilatildeo de resiacuteduos
O Decreto-Lei nordm 1832009 de 10 de Agosto estabelece o regime juriacutedico da disposiccedilatildeo de
resiacuteduos em aterro os requisitos gerais a observar na conceccedilatildeo construccedilatildeo exploraccedilatildeo
encerramento e poacutes-encerramento de aterros incluindo caracteriacutesticas teacutecnicas especiacuteficas
para cada classe de aterros Descrevem-se em seguida as principais caracteriacutesticas das
diferentes classes de resiacuteduos de acordo com o referido Decreto-Lei
Resiacuteduo hospitalar ndash resiacuteduo resultante de atividades meacutedicas desenvolvidas em unidades de
prestaccedilatildeo de cuidados de sauacutede em atividades de prevenccedilatildeo diagnoacutestico tratamento
reabilitaccedilatildeo e investigaccedilatildeo relacionada com seres humanos ou animais em farmaacutecias em
atividades meacutedico-legais de ensino e em quaisquer outras que envolvam procedimentos
invasivos tais como acupunctura piercings e tatuagens
Resiacuteduo industrial ndash resiacuteduo gerado em processos produtivos industriais bem como o que
resulte das atividades de produccedilatildeo e distribuiccedilatildeo de eletricidade gaacutes e aacutegua
Resiacuteduo inerte ndash resiacuteduo que natildeo sofre transformaccedilotildees fiacutesicas quiacutemicas ou bioloacutegicas
importantes e em consequecircncia natildeo pode ser soluacutevel nem inflamaacutevel nem ter qualquer
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
3
outro tipo de reaccedilatildeo fiacutesica ou quiacutemica e natildeo pode ser biodegradaacutevel nem afetar
negativamente outras substacircncias com as quais entre em contacto de forma susceptiacutevel de
aumentar a poluiccedilatildeo do ambiente ou prejudicar a sauacutede humana e cujos lixiviabilidade total
conteuacutedo poluente e ecotoxicidade do lixiviado satildeo insignificantes e em especial natildeo potildeem
em perigo a qualidade das aacuteguas superficiais e ou subterracircneas
Resiacuteduo perigoso ndash resiacuteduo que apresente pelo menos uma caracteriacutestica de perigosidade
para a sauacutede ou para o ambiente nomeadamente os identificados como tal na Lista Europeia
de Resiacuteduos
Resiacuteduo urbano ndash resiacuteduo proveniente de habitaccedilotildees bem como outro resiacuteduo que pela sua
natureza ou composiccedilatildeo seja semelhante ao resiacuteduo proveniente de habitaccedilotildees
Os resiacuteduos soacutelidos urbanos (RSU) vulgarmente designados por lixo constituem um dos
problemas das sociedades modernas Para aleacutem da degradaccedilatildeo da paisagem a deposiccedilatildeo
inadequada dos resiacuteduos soacutelidos apresenta vaacuterios aspetos negativos de que se destacam
- poluiccedilatildeo dos terrenos e recursos aquiacuteferos subterracircneos por lixiviaccedilatildeo de substacircncias toacutexicas
presentes nos resiacuteduos em particular as que natildeo sofrem biodegradaccedilatildeo e que se podem
acumular nas cadeias alimentares
- dispersatildeo do ldquolixordquo devido a condiccedilotildees meteoroloacutegicas
- libertaccedilatildeo de metano proveniente da biodegradaccedilatildeo que pode contribuir para o efeito de
estufa eou dar origem a explosotildees e incecircndios
- incineraccedilatildeo fortuita na lixeira que pode levar agrave libertaccedilatildeo de gases toacutexicos para a
atmosfera
Na Figura 1 apresenta-se um esquema de tratamento de resiacuteduos soacutelidos numa Estaccedilatildeo de
Tratamento de Resiacuteduos Soacutelidos (ETRS) que mostra o destino final apoacutes vaacuterias operaccedilotildees de
tratamento dos resiacuteduos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
4
Figura 1 - Esquema de tratamento de resiacuteduos soacutelidos numa ETRS1
22 Aterros Sanitaacuterios
O crescimento da populaccedilatildeo e o aumento de materiais de consumo tecircm originado quantidades
cada vez maiores de resiacuteduos soacutelidos urbanos Assim a deposiccedilatildeo em aterro sanitaacuterio torna-se
importante para lidar com os resiacuteduos soacutelidos gerados (Bashir et al 2009)
Segundo o Decreto-Lei nordm 1832009 de 10 de Agosto entende-se por aterro a instalaccedilatildeo de
eliminaccedilatildeo de resiacuteduos atraveacutes da sua deposiccedilatildeo acima ou abaixo da superfiacutecie natural
incluindo
i) As instalaccedilotildees de eliminaccedilatildeo internas considerando-se como tal os aterros onde o
produtor de resiacuteduos efetua a sua proacutepria eliminaccedilatildeo de resiacuteduos no local de produccedilatildeo
ii) Uma instalaccedilatildeo permanente considerando-se como tal a que tiver uma vida uacutetil
superior a um ano usada para armazenagem temporaacuteria
A disposiccedilatildeo final de resiacuteduos soacutelidos urbanos e industriais em aterro sanitaacuterio continua a ser
um meacutetodo amplamente aceite e utilizado principalmente devido agraves suas vantagens
econoacutemicas (Renou et al 2008 Pi et al 2009 Guo et al 2010 Panizza et al 2010
Orkun and Kuleyin 2010 Li et al 2011) Estudos comparativos entre os diversos meios
possiacuteveis de eliminaccedilatildeo dos resiacuteduos soacutelidos urbanos (aterros incineraccedilatildeo compostagem etc)
tecircm mostrado que o processo mais barato em termos de exploraccedilatildeo e de custos de capital eacute
1 httpwwwliporptuploadLiporficheirosPlano20EstratC3A9gico_2007_20016pdf (acedido em 19-6-2012)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
5
a deposiccedilatildeo em aterro (Renou et al 2008 Panizza et al 2010) Aleacutem disso o aterro
minimiza inconvenientes ambientais e permite decompor os resiacuteduos sob condiccedilotildees
controladas ateacute agrave sua eventual transformaccedilatildeo em materiais relativamente inertes eou
material estabilizados (Renou et al 2008)
Figura 2 ndash Corte esquemaacutetico de um aterro sanitaacuterio2
Apoacutes a deposiccedilatildeo em aterro os resiacuteduos soacutelidos sofrem alteraccedilotildees bioloacutegicas e fisico-
quiacutemicas Consequentemente a degradaccedilatildeo da fraccedilatildeo orgacircnica dos resiacuteduos em combinaccedilatildeo
com a aacutegua da chuva por percolaccedilatildeo leva agrave formaccedilatildeo de um liacutequido altamente contaminado
chamado ldquolixiviadordquo (Guo et al 2010) cuja infiltraccedilatildeo pode levar agrave contaminaccedilatildeo dos solos
e eventualmente agrave das aacuteguas subterracircneas (Veli et al 2008)
2 httpwwwreciclotecaorgbrDefaultaspID=7ampEditoria=2ampSubEditoria=3ampVer=1 (acedido em 19-6-2012)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
6
23 Lixiviados de aterros sanitaacuterios
Os lixiviados de aterros sanitaacuterios satildeo definidos como efluentes aquosos gerados como
consequecircncia da percolaccedilatildeo da chuva atraveacutes dos resiacuteduos soacutelidos Contecircm um grande nuacutemero
de compostos alguns dos quais podem causar problemas na sauacutede humana e na natureza
quando libertados no ambiente natural nomeadamente poluentes orgacircnicos azoto
amoniacal sais inorgacircnicos metais pesados e compostos xenobioacuteticos (Renou et al 2008
Bashir et al 2009 Panizza et al 2010 Aziz et al 2010) A sua composiccedilatildeo quiacutemica pode
ser afetada por vaacuterios fatores como a idade do aterro a precipitaccedilatildeo sazonal e a origem dos
resiacuteduos (Panizza et al 2010) Assim a composiccedilatildeo do lixiviado e a concentraccedilatildeo de
contaminantes depende da composiccedilatildeo dos resiacuteduos soacutelidos depositados no aterro e da sua
idade Geralmente os aterros satildeo classificados como ldquojovemrdquo para menos de 5 anos ldquomeia
idaderdquo para 5-10 anos ldquovelhordquo para mais 10 anos (Veli et al 2008 Panizza et al 2010) Em
geral os lixiviados dos aterros ldquojovensrdquo possuem cargas poluentes muito mais elevadas do
que os ldquovelhosrdquo (Bashir et al 2010) embora estes uacuteltimos tenham uma biodegrabilidade
inferior (Zhao et al 2010a)
As caracteriacutesticas de um lixiviado podem ser representadas por paracircmetros baacutesicos
nomeadamente carecircncia quiacutemica de oxigeacutenio (CQO) carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio (CBO)
BODCQO pH soacutelidos suspensos (SS) azoto de Kjeldahl (NTK) azoto amoniacal e metais
pesados (Renou et al 2008) Na tabela 1 apresentam-se as caracteriacutesticas tiacutepicas de
lixiviados jovens e velhos
Face agraves composiccedilotildees apresentadas por estes dois tipos de lixiviados eacute crucial o seu
tratamento uma vez que lixiviados natildeo tratados podem permear os solos poluindo-os
misturar-se com aacuteguas subterracircneas e superficiais tornando-as inadequadas para fins
humanos ou mesmo desaconselhando a sua utilizaccedilatildeo para qualquer outro fim (Zhao et al
2010b)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
7
Tabela 1 ndash Caracteriacutesticas tiacutepicas de lixiviado (Deng and Englehardt 2007)
Lixiviado
Jovem (lt 1-2 anos) Velho (gt 5-10 anos)
pH 6 66 ndash 75
CQO (mgL) 3000 - 60000 100 ndash 500
CBO5CQO 06 ndash 10 0 ndash 03
COT (mgL) 1500 - 20000 80 ndash 160
TSS (mgL) 200 ndash 2000 100 - 400
N-NH3 (mgL) 10 - 800 20 ndash 40
N-Orgacircnico (mgL) 10 ndash 800 80 - 120
Ca2+ (mgL) 200 - 3000 100 ndash 400
Mg2+ (mgL) 50 ndash 15000 50 - 200
SO42- (mgL) 50 - 1000 20 ndash 50
Cl- (mgL) 200 - 3000 100 - 400
24 Tratamento de Lixiviados
Os meacutetodos existentes para o tratamento de lixiviados de aterros sanitaacuterios podem ser
classificados como quiacutemicos fiacutesicos ou bioloacutegicos Os meacutetodos fiacutesicos mais utilizados satildeo o
arejamente e a filtraccedilatildeo por membranas A coagulaccedilatildeo-floculaccedilatildeo a precipitaccedilatildeo quiacutemica e
os meacutetodos de oxidaccedilatildeo quiacutemica ou eletroquiacutemica encontram-se entre os meacutetodos quiacutemicos
mais usados (Guo et al 2010) Descrevem-se em seguida alguns dos meacutetodos disponiacuteveis
para o tratamento deste tipo de lixiviados
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
8
241 Transferecircncia de Lixiviados
A transferecircncia de lixiviados para sistemas de tratamento de esgoto domeacutestico e a reciclagem
do lixiviado ao aterro satildeo dois sistemas usados para a resoluccedilatildeo do problema colocado pela
existecircncia das aacuteguas lixiviantes
Tratamento combinado com esgoto domeacutestico
Haacute alguns anos este tratamento era comum no tratamento de lixiviado devido agrave sua
manutenccedilatildeo faacutecil e ao reduzido custo de operaccedilatildeo Poreacutem esta opccedilatildeo tem sido posta em
causa devido agrave presenccedila de compostos orgacircnicos inibitoacuterios com baixa biodegrabilidade e agrave
presenccedila de metais pesados no lixiviado o que reduz a eficiecircncia do tratamento e conduz a
um aumento da concentraccedilatildeo destes constituintes no efluente Um argumento a favor deste
tratamento alternativo eacute o facto de natildeo ser necessaacuterio adicionar foacutesforo e azoto uma vez
que o primeiro se encontra no esgoto domeacutestico e o segundo no lixiviado (Renou et al 2008)
Reciclagem
A reciclagem do lixiviado tem sido utilizada nos uacuteltimos dez anos visto ser uma das opccedilotildees
disponiacuteveis menos cara Um dos benefiacutecios desta teacutecnica eacute o facto do aumento de
recirculaccedilatildeo de lixiviado aumentar o teor de humidade num sistema de reator controlado e
promover a distribuiccedilatildeo de nutrientes e enzimas Desta forma natildeo soacute aumenta a qualidade do
lixiviado como tambeacutem diminui o tempo necessaacuterio agrave estabilizaccedilatildeo de vaacuterias deacutecadas para 2 a
3 anos (Renou et al 2008)
242 Tratamento Bioloacutegico
Devido agrave sua fiabilidade simplicidade e razatildeo custo-eficiecircncia elevada o tratamento
bioloacutegico eacute o mais comum no tratamento da maior parte dos lixiviados contendo altas
concentraccedilotildees de BOD A biodegradaccedilatildeo eacute realizada por microrganismos que podem degradar
os compostos orgacircnicos obtendo-se dioacutexido de carbono em condiccedilotildees aeroacutebias e biogaacutes (uma
mistura que conteacutem essencialmente CO2 e CH4) em condiccedilotildees anaeroacutebias (Renou et al
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
9
2008) No entanto este meacutetodo pode ser aplicado apenas no tratamento de lixiviados jovens
uma vez que aiacute a concentraccedilatildeo de metais pesados eacute baixa a reduzida biodegrabilidade dos
outros tipos de lixiviados impede que este processo seja efetivo (Zhao et al 2010a)
Tratamento Aeroacutebio
O tratamento aeroacutebio deve permitir uma reduccedilatildeo parcial de poluentes orgacircnicos
biodegradaacuteveis e tambeacutem deve conduzir agrave nitrificaccedilatildeo do azoto amoniacal Os processos
bioloacutegicos aeroacutebios baseados no crescimento de biomassa suspensa tais como lagoas
arejadas lamas ativadas e reatores descontiacutenuos sequenciais (SBR) tecircm sido amplamente
estudados e aplicados (Renou et al 2008)
As lagoas arejadas satildeo geralmente vistas como um meacutetodo eficaz para a remoccedilatildeo de agentes
patogeacutenicos compostos orgacircnicos e inorgacircnicos e de custos de operaccedilatildeo e manutenccedilatildeo
reduzidos Estes atributos fazem delas escolhas populares para o tratamento de aacuteguas
residuais (Renou et al 2008)
O processo de lamas ativadas eacute muito aplicado como tratamento de aacuteguas residuais e como
co-tratamento de lixiviados e esgoto No entanto nas ultimas deacutecadas este meacutetodo mostrou
ser insuficiente para lidar com lixiviados de aterros sanitaacuterios apesar de poder ser eficiente
na remoccedilatildeo de carbono orgacircnico nutrientes e teor de azoto apresenta demasiadas
desvantagens tais como (Renou et al 2008)
sedimentaccedilatildeo inadequada e necessidade de mais arejamento
alto custo energeacutetico e produccedilatildeo de lamas
inibiccedilatildeo microbiana devido agrave elevada concentraccedilatildeo de azoto amoniacal
O sistema SBR eacute adequado para os processos nitrificaccedilatildeo e desnitrificaccedilatildeo uma vez que
fornece um regime de exploraccedilatildeo compatiacutevel com a oxidaccedilatildeo do carbono orgacircnico e a
nitrificaccedilatildeo A grande flexibilidade deste processo eacute particularmente importante quando se
considera o tratamento de lixiviados com um elevado grau de variabilidade em termos de
qualidade e quantidade (Renou et al 2008)
Tratametno Anaeroacutebio
O tratamento anaeroacutebio eacute adequado para tratar efluentes de elevada carga orgacircnica tais
como lixiviados de aterros jovens Contrariamente aos processos aeroacutebios a digestatildeo
anaeroacutebia conserva energia e produz muito poucos soacutelidos embora as velocidades de reaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
10
sejam baixas Aleacutem disso eacute possiacutevel utilizar o metano produzido para aquecer o digestor que
trabalha geralmente a 35 ordmC (Wiszniowski et al 2006 Renou et al 2008) Podem ser
utilizados diferentes reatores tais como filtros anaeroacutebios reactores descontiacutenuos
sequenciais anaeroacutebios (SBRA) (Wiszniowski et al 2006)
As principais vantagens deste processo satildeo (Wiszniowski et al 2006)
a elevada eficiecircncia na remoccedilatildeo de substrato (gt 90 de BOD)
ser necessaacuterio um teor reduzido de foacutesforo como nutriente para o crescimento das
bacteacuterias anaeroacutebias
uma produccedilatildeo reduzida de lamas
um baixo consumo energeacutetico
a produccedilatildeo de biogaacutes que pode ser reaproveitada
As principais desvantagens residem (Wiszniowski et al 2006)
nos metais pesados podem dificultar a digestatildeo
na toxicidade do amoniacuteaco e na dificuldade em eliminaacute-lo
no facto de ser sensiacutevel a alteraccedilotildees de pH e de temperatura
243 Tratamentos Fiacutesico-Quiacutemicos
Coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
A coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo tem sido utilizada para remoccedilatildeo de CQO cor turbidez e SS (Bashir
et al 2009) Pode ser utilizada com sucesso no tratamento de lixiviados de aterros velhos Eacute
muito usada como um preacute-tratamento para a osmose inversa ou o tratamento bioloacutegico ou
como um passo de tratamento de polimento final a fim de remover mateacuteria orgacircnica natildeo
biodegradaacutevel O sulfato de alumiacutenio o sulfato ferroso e o sulfato-cloro feacuterrico tem sido os
coagulantes mais usados embora possam ser usados poliacutemeros sinteacuteticos e biofloculantes
Existem trabalhos publicados da accedilatildeo de biofloculantes em comparaccedilatildeo com os coagulantes
inorgacircnicos tradicionais para a diminuiccedilatildeo de aacutecidos huacutemicos (Renou et al 2008)
Vaacuterios estudos tecircm sido relatados na anaacutelise de coagulaccedilatildeo-floculaccedilatildeo para o tratamento de
lixiviados visando a otimizaccedilatildeo do processo ou seja a seleccedilatildeo do coagulante mais
apropriado a identificaccedilatildeo das melhores condiccedilotildees experimentais e a avaliaccedilatildeo do pH oacutetimo
Poreacutem este tratamento apresenta desvantagens como a produccedilatildeo de lamas consistentes e o
aumento da concentraccedilatildeo de alumiacutenio ou ferro na fase liacutequida (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
11
Precipitaccedilatildeo Quiacutemica
A precipitaccedilatildeo quiacutemica tem sido muito utilizada como preacute-tratamento com o objetivo de
remover o azoto amoniacal Alguns estudos confirmaram que o desempenho do processo de
lamas ativadas poderia ser significativamente afetado por uma elevada concentraccedilatildeo de
azoto amoniacal pois a remoccedilatildeo de CQO diminui de 95 para 79 quando a concentraccedilatildeo de
azoto amoniacal no efluente aumenta de 50 para 800 mg L-1 (Renou et al 2008) Nestes
casos a precipitaccedilatildeo quiacutemica pode ser usada para aumentar o rendimento dos processos
bioloacutegicos
Adsorccedilatildeo
A adsorccedilatildeo de poluentes em carbono ativado em colunas ou na forma de poacute proporciona
uma melhor reduccedilatildeo dos niacuteveis de CQO bastante melhor que a resultante do uso de meacutetodos
quiacutemicos qualquer que seja a concentraccedilatildeo da mateacuteria orgacircnica A principal desvantagem
deste meacutetodo eacute a necessidade de regeneraccedilatildeo frequente das colunas ou em alternativa um
consumo elevado de carvatildeo ativado em poacute
A adsorccedilatildeo por carvatildeo ativado tem sido utilizado juntamente como o tratamento bioloacutegico
para o tratamento eficaz de lixiviado de aterro Os compostos natildeo biodegradaacuteveis a CQO
inerte e a cor podem ser reduzidas por este processo a niacuteveis aceitaacuteveis para lixiviados
tratados biologicamente (Renou et al 2008)
Air stripping
O esgotamento de soluccedilotildees eacute o meacutetodo mais comum para eliminar elevadas concentraccedilotildees de
azoto amoniacal no tratamento de aacuteguas residuais Por norma encontram-se niacuteveis elevados
de azoto amoniacal nos lixiviados e este meacutetodo pode ser bem sucedido para a eliminaccedilatildeo
deste poluente Para que este meacutetodo seja eficiente eacute necessaacuterio usar valores de pH elevados
e tratar o gaacutes libertado com H2SO4 ou HCl No entanto este meacutetodo apresenta alguns
inconvenientes nomeadamente o NH3 que eacute libertado para a atmosfera podendo causar um
grave problema de poluiccedilatildeo se o amoniacuteaco natildeo for bem absorvido nas soluccedilotildees de H2SO4 ou
HCl Outros problemas na torre de extraccedilatildeo satildeo causados pelo carbonato de caacutelcio utilizado
no ajuste do pH e a formaccedilatildeo de espumas o que impotildee a utilizaccedilatildeo de torres de extraccedilatildeo
grande (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
12
Oxidaccedilatildeo Quiacutemica
A oxidaccedilatildeo quiacutemica eacute um meacutetodo que pode ser usado para o tratamento de efluentes
contendo compostos refrataacuterios como os lixiviados Recentemente tem-se verificado um
interesse crescente em processos apelidados de processos oxidativos avanccedilados (POA) (Renou
et al 2008) A maioria deles com excepccedilatildeo da ozonizaccedilatildeo simples que utiliza apenas O3 usa
uma combinaccedilatildeo de oxidantes fortes tais como O3 e H2O2 irradiaccedilatildeo ultravioleta ultrasons
ou feixe de eletrotildees e catalisadores (iotildees metaacutelicos de transiccedilatildeo ou fotocalisadores) tais
como iotildees de ferro (oxidaccedilatildeo de Fenton) e TiO2 (Renou et al 2008 Vilar et al 2011 Cortez
et al 2011) No entanto verificam-se alguns inconvenientes na aplicaccedilatildeo de POAs dos quais
se destacam os consumos elevados de energia eleacutetrica e a necessidade de doses elevadas de
oxidante para ocorrer a mineralizaccedilatildeo completa dos poluentes tornando os processos
economicamente caros (Renou et al 2008 Wiszniowski et al 2006)
244 Tratamento por Membranas
A microfiltraccedilatildeo a nanofiltraccedilatildeo a ultrafiltraccedilatildeo e a osmose inversa satildeo os principais
processos de membrana aplicados no tratamento de lixiviado de aterros sanitaacuterios (Renou et
al 2008)
Microfiltraccedilatildeo
A microfiltraccedilatildeo eacute eficaz na remoccedilatildeo de coloides e de material em suspensatildeo Poreacutem natildeo
pode ser utilizado sozinho sendo usado como um preacute-tratamento de outro processo de
membranas como ultrafiltraccedilatildeo nanofiltraccedilatildeo e osmose inversa (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
13
Nanofiltraccedilatildeo
A tecnologia de nanofiltraccedilatildeo tem uma abordagem versaacutetil para alcanccedilar vaacuterios objetivos da
qualidade da aacutegua tais como controle de contaminantes orgacircnicos inorgacircnicos e
microbianos As membranas de nanofiltraccedilatildeo estudadas normalmente satildeo feitas de filmes
polimeacutericos com um cut-off molecular entre 200 e 2000 Da A alta taxa de rejeiccedilatildeo de iotildees
sulfatos e de mateacuteria orgacircnica dissolvida juntamente com a baixa rejeiccedilatildeo de cloreto de
soacutedio reduz o volume do concentrado Poreacutem a aplicaccedilatildeo bem sucedida desta tecnologia
requer um controlo eficaz das incrustaccedilotildees da membrana Na realidade um grande gama de
constituintes podem contribuir para a formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees na membrana como
substacircncias orgacircnicas e inorgacircnicas dissolvidas partiacuteculas coloidais e suspensas (Renou et al
2008)
Ultrafiltraccedilatildeo
A ultrafiltraccedilatildeo (UF) eacute eficaz para eliminar macromoleacuteculas e pequenas partiacuteculas mas eacute
fortemente dependente do tipo de material que constitui a membrana A UF por ser utilizada
como ferramenta para fracionar mateacuteria orgacircnica e tambeacutem avaliar a massa molecular
predominante de poluentes orgacircnicos Por outro lado testes do permeado da membrana pode
fornecer informaccedilatildeo sobre a recalcitracircncia e a toxicidade das fraccedilotildees permeadas (Renou et
al 2008)
Osmose Inversa
A osmose inversa (OI) parece ser um dos meacutetodos mais promissores e eficiente entre os novos
processos de tratamento de lixiviados No passado vaacuterios estudos realizados tanto em
laboratoacuterio como agrave escala industrial demonstraram elevados desempenhos da OI na
separaccedilatildeo de poluentes de lixiviados No entanto dois problemas foram identificados como
grandes inconvenientes para aplicaccedilatildeo destes processos no tratamento de lixiviados que satildeo
a formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees na membrana (impondo a necessidade de um preacute-tratamento
extensivo ou a limpeza quiacutemica das membranas resultando numa vida curta das membranas e
diminuindo a produtividade do processo) e a geraccedilatildeo de grande volume de concentrado (que
tem de ser descarregado ou ainda tratado) (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
14
245 Tratamentos Eletroquiacutemicos
Nos uacuteltimos anos meacutetodos eletroquiacutemicos foram aplicados no tratamento de mateacuteria orgacircnica
com elevada toxicidade e baixa degrabilidade bioloacutegica Meacutetodos tais como eletrocoagulaccedilatildeo
(EC) oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica e eletro-foto-oxidaccedilatildeo foram frequentemente utilizados no
tratamento de aacuteguas residuais origem tecircxtil e da industria do azeite No tratamento de
lixiviado estes meacutetodos tambeacutem se tornaram importantes Na maioria dos estudos
especialmente o meacutetodo de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica foi estudado com o objetivo de aumentar
a eficiecircncia do meacutetodo testando vaacuterios paracircmetros nomeadamente materiais do acircnodo que
tenham elevada atividade eletrocataliacutetica e elevado potencial de produccedilatildeo de oxigeacutenio ativo
(Atmaca 2009)
ElectrocuagulaccedilatildeoFlotaccedilatildeo
A eletrocoagulaccedilatildeo (EC) eacute uma teacutecnica eletroquiacutemica considerada bastante simples que
requer equipamento baacutesico e que pode reduzir consideravelmente a carga orgacircnica (Ilhan et
al 2008) A EC envolve a produccedilatildeo de coagulantes in situ por aplicaccedilatildeo de uma diferenccedila de
potencial entre os eleacutetrodos atraveacutes de uma fonte de corrente externa levando agrave oxidaccedilatildeo do
acircnodo (Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009) A quantidade de metal dissolvido ou depositado
depende da quantidade de eletricidade que passa atraveacutes da soluccedilatildeo (Liu et al 2010) A
reaccedilatildeo que descreve a oxidaccedilatildeo do metal M de que eacute formado o acircnodo eacute a seguinte
No acircnodo
(1)
No caacutetodo em meio aacutecido pode dar-se a reaccedilatildeo de formaccedilatildeo do H2 por reduccedilatildeo dos prototildees
(reaccedilatildeo 2) ou em meio alcalino por reduccedilatildeo da H2O (reaccedilatildeo 3) Em ambos os casos o pH
aumenta durante a eletroacutelise e os iotildees Fe2+ reagem para formar hidroacutexidos metaacutelicos (reaccedilatildeo
4)
(2)
(3)
(4)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
15
O OH- produzido na reaccedilatildeo 4 causa um aumento do pH durante a eletroacutelise (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Os metais mais usados como acircnodos satildeo o Fe e o Al dando origem respectivamente aos iotildees
Fe2+ e Al3+ que se hidrolizam imediatamente a ferro polimeacuterico ou hidroacutexido de alumiacutenio na
presenccedila de O2 Estes hidroacutexidos polimeacutericos como Fe(H2O)63+ Fe(H2O)5(OH)2+
Fe(H2O)4(OH)2+ Fe2(H2O)8(OH)24+ e Fe2(H2O)6(OH)4
4+ ou Al(OH)2+ Al(OH)2+ Al2(OH)2
4+Al(OH)4minus
Al6(OH)153+ Al7(OH)17
4+ satildeo excelentes agentes coagulantes Os gases envolvidos no eleacutectrodo
podem colapsar e causar flotaccedilatildeo das partiacuteculas coaguladas (Mollah et al 2004 Liu et al
2010)
(5)
(6)
Quando se utilizam acircnodos de ferro Fe(OH)3 precipita a pH superior a 55 (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Os prototildees produzidos nas reaccedilotildees 5 e 6 podem ser diretamente reduzidos a H2 gasoso no
caacutetodo segundo a reaccedilatildeo 7 (Ilhan et al 2008 Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009)
(7)
Em meio aacutecido a pH inferior a 5 eacute dissolvida uma quantidade de acircnodo de ferro maior do
que a esperada pela lei de Faraday devido ao ataque quiacutemico de prototildees (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Principais fatores que influenciam a EC
Densidade de Corrente
A densidade de corrente aplicada eacute importante na EC uma vez que eacute o uacutenico paracircmetro
operacional que pode ser controlado diretamente Neste sistema a densidade de corrente
determina a quantidade de iotildees Al3+ ou Fe2+ que satildeo libertados dos respetivos eleacutetrodos (Chen
2004)
Temperatura
A temperatura tem influecircncia na EC Estudos efetuados sobre a oxidaccedilatildeodissoluccedilatildeo de
acircnodos de Al no intervalo de temperatura de 2 a 90 ordmC concluiacuteram que a eficiecircncia de
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
16
corrente relativa ao acircnodo de Al aumenta rapidamente quando a temperatura da mistura
reacional varia de 2 a 30 ordmC O aumento da temperatura vai acelerar a velocidade de
destruiccedilatildeo da membrana de oacutexido aumentando a eficiecircncia de corrente Poreacutem quando a
temperatura sobe acima de 60 ordmC a eficiecircncia de corrente comeccedila a baixar Neste caso o
volume do coloacuteide Al(OH)3 diminui e os poros formados no acircnodo de Al fecham- se Estes
fatores devem ser responsaacuteveis pela diminuiccedilatildeo da eficiecircncia de corrente (Liu et al 2010
Chen 2004)
pH
O pH da soluccedilatildeo tem um papel importante nos processos de EC (Liu et al 2010) Os efeitos do
pH de misturas reacionais ou de aacuteguas residuais na EC refletem-se na eficiecircncia de corrente e
na solubilidade dos hidroacutexidos de metal formados
Geralmente a eficiecircncia de corrente dos processos de EC com alumiacutenio eacute mais elevada em
condiccedilotildees aacutecidas ou alcalinas do que em condiccedilotildees neutras O desempenho do tratamento
depende da natureza dos poluentes sendo a melhor remoccedilatildeo de poluente obtida a pH
proacuteximo de 7 O consumo de energia eacute no entanto maior a pH neutro devido agrave variaccedilatildeo da
condutividade Para condutividades elevadas o efeito de pH natildeo eacute significativo (Chen 2004)
Na gama de pH 4 ndash 9 formam-se Al(OH)2+ Al(OH)2+ Al2(OH)2
4+ Al(OH)3 e Al13(OH)327+ A
superfiacutecie destes compostos eacute carregada positivamente o que pode levar agrave neutralizaccedilatildeo
eletroquiacutemica por adsorccedilatildeo
A pH gt 10 forma-se maioritariamente Al(OH)4- e o efeito de coagulaccedilatildeo baixa rapidamente A
pH baixo Al3+ eacute o iatildeo maioritaacuterio e natildeo tem efeito coagulante
A evoluccedilatildeo de H2 no caacutetodo iraacute aumentar a concentraccedilatildeo de OH- Assim o pH na soluccedilatildeo
aquosa aumenta quando o pH da aacutegua original estaacute no intervalo 4 ndash 9 No entanto quando o
pH da aacutegua original eacute maior do que 9 o pH da aacutegua tratada iraacute diminuir (Liu et al 2010)
Materiais dos Eleacutetrodo
A Coagulaccedilatildeo Quiacutemica (CQ) e a EC baseiam-se no mesmo fenoacutemeno no qual as partiacuteculas
carregadas em suspensatildeo coloidal satildeo neutralizadas por colisatildeo muacutetua com iotildees de hidroacutexidos
metaacutelicos e aglomerados seguido de sedimentaccedilatildeo e flutuaccedilatildeo A diferenccedila entre EC e CQ eacute
principalmente a forma como o ferro ou alumiacutenio satildeo facultados agrave soluccedilatildeo A EC eacute um
processo que consiste em criar flocos de hidroacutexido metaacutelico por eletrodissoluccedilatildeo de acircnodos
soluacuteveis (Fe ou Al) enquanto que a CQ consiste em hidrolisar sais metaacutelicos de ferro ou
alumiacutenio sendo os sulfatos e os cloretos feacuterricos e de alumiacutenio os mais usados como
coagulantes no tratamento de aacutegua Algumas vantagens da EC relativamente CQ satildeo (Liu et
al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
17
1 Na coagulaccedilatildeo quiacutemica a hidroacutelise de sais metaacutelicos conduz a uma diminuiccedilatildeo do pH
sendo sempre necessaacuterio corrigir o pH do efluente A coagulaccedilatildeo quiacutemica eacute altamente
sensiacutevel agraves variaccedilotildees do pH e uma coagulaccedilatildeo eficaz eacute obtida a pH 6-7 Na
eletrocoagulaccedilatildeo o efeito da neutralizaccedilatildeo torna-se efetivo numa gama ampla de pH
entre 4 e 9
2 Os flocos formados pela EC apesar de similares aos da CQ tendem a ser maiores
contendo menos ligaccedilotildees com a aacutegua sendo resistentes ao aacutecido e muito mais
estaacuteveis A CQ eacute sempre seguida de uma sedimentaccedilatildeo e uma filtraccedilatildeo enquanto que
o processo de EC pode ser seguido pela sedimentaccedilatildeo ou flutuaccedilatildeo naturais As bolhas
de gaacutes produzidas durante a eletroacutelise podem levar os poluentes para a superfiacutecie da
soluccedilatildeo onde podem ser mais facilmente concentrados e removidos
3 As lamas formadas pela EC satildeo facilmente fixaacuteveis e faacuteceis de separar da aacutegua porque
satildeo compostas maioritariamente de oacutexidoshidroacutexidos metaacutelicos Apesar disto esta eacute
uma teacutecnica de baixa produccedilatildeo de lamas
4 O uso de produtos quiacutemicos eacute evitado no processo de EC Assim natildeo eacute preciso
neutralizar o excesso de quiacutemicos e eacute evitada uma poluiccedilatildeo secundaacuteria causada por
substacircncias quiacutemicas que satildeo adicionadas pois na EC apenas se verifica a
solubilizaccedilatildeo dos acircnodos
5 O processo de EC tem a vantagem de tratar o efluente com temperaturas baixas e
baixa turvaccedilatildeo Nestas condiccedilotildees a CQ tem dificuldade em encontrar um resultado
satisfatoacuterio
6 A EC requer equipamento simples e eacute faacutecil de operar
As principais desvantagens da EC satildeo (Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009)
Passivaccedilatildeo do acircnodo pela deposiccedilatildeo de lamas nos eleacutectrodos que pode inibir o
processo eletroliacutetico no modo de operaccedilatildeo contiacutenuo
Altas concentraccedilotildees de iotildees ferro e alumiacutenio no efluente que tecircm que ser removidas
posteriormente
Na Figura 3 apresenta-se um esquema do mecanismo reacional de eletrocoagulaccedilatildeo
eletrofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 3 - Esquema do processo de eletrocoagulaccedilatildeo (adaptado de Mollah et al 2004)
A eletrocoagulaccedilatildeo eacute eficiente na remoccedilatildeo de soacutelidos suspensos bem como oacuteleos e gorduras
Provou-se ser eficaz no tratamento de aacutegua potaacutevel para operaccedilotildees marinhas e mesmo para o
abastecimento de aacutegua para processos industriais (Chen 2004)
Oxidaccedilatildeo Eletroquiacutemica
A oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica tem sido amplamente investigada como um meio eficaz de controlo
de poluiccedilatildeo da aacutegua e no tratamento de aacuteguas residuais Uma vantagem importante da
oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute oxidar poluentes orgacircnicos em CO2 e aacutegua a fim de evitar um
problema de mudanccedila de uma fase para outra dos contaminantes Tambeacutem a operaccedilatildeo a
temperatura ambiente e pressatildeo atmosfeacuterica impede volatilizaccedilatildeo e a descarga dos resiacuteduos
que natildeo satildeo tratados e a reaccedilatildeo pode ser simplesmente terminada (Deng and Englehardt
2007) O processo de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute particularmente interessante uma vez que os
eletrotildees fornecidos permitem uma versaacutetil eficiente facilmente automatizaacutevel e limpa
tecnologia (Panizza et al 2010)
Nos uacuteltimos anos os processos oxidativos avanccedilados (POA) tecircm sido propostos como uma
alternativa eficiente e emergente para o tratamento de efluentes que contecircm poluentes
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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toacutexicos ou refrataacuterios Muitos processos tais como oxidaccedilatildeo de Fenton ozonizaccedilatildeo oxidaccedilatildeo
eletroquiacutemica e os seus processos combinados foram investigados (Zhou et al 2011)
Durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica os poluentes podem ser oxidados quer diretamente como
indiretamente (Deng and Englehardt 2007 Primo et al 2009 Zhang et al 2011) isto eacute no
acircnodo alguns compostos podem ser diretamente oxidados Aleacutem disso reaccedilotildees de oxidaccedilatildeo
podem ocorrer no seio da soluccedilatildeo atraveacutes de espeacutecies oxidantes geradas electroliticamente
Propotildee-se que a degradaccedilatildeo de amoniacuteaco ocorre principalmente devido ao processo de
oxidaccedilatildeo indirecta na presenccedila de iotildees cloreto No entanto a oxidaccedilatildeo de amoniacuteaco pode
levar a formaccedilatildeo de iotildees nitrato (Primo et al 2009)
A Figura 4 ilustra os diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo (Anglaba et al 2009)
Figura 4 - Diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica (a) oxidaccedilatildeo directa e (b) oxidaccedilatildeo indirecta (adaptado de Anglada et al 2009)
Na oxidaccedilatildeo direta os poluentes satildeo destruiacutedos diretamente na superfiacutecie do acircnodo e pode
tomar duas vias diferentes
Conversatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo apenas parcialmente oxidados (reaccedilatildeo
8) podendo ser necessaacuterio um tratamento subsequente
(8)
Combustatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo transformados em aacutegua dioacutexido de
carbono inorgacircnicos e outros componentes (reaccedilatildeo 9)
(9)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Na oxidaccedilatildeo indireta onde um mediador (HClO H2S2O8 HO e outros) eacute eletroquimicamente
gerado para efetuar a oxidaccedilatildeo (Deng and Englehardt 2007 Anglada et al 2009) As reaccedilotildees
responsaacuteveis pela oxidaccedilatildeo indireta durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica satildeo as seguintes (Deng
and Englehardt 2007)
Reaccedilotildees anoacutedicas
(10)
(11)
(12)
Reaccedilotildees no seio da soluccedilatildeo
(13)
(14)
Reaccedilotildees catoacutedicas
(15)
(16)
Eletro-Fenton
Existem sistemas hiacutebridos que consistem em processos de oxidaccedilatildeo diferentes tais como
oxidaccedilatildeo Fenton sendo um meacutetodo frequentemente usado com o objetivo de aumentara
eficiecircncia dos meacutetodos eletroquiacutemicos (Atmaca 2009)
O processo Fenton tem atraiacutedo grande interesse devido agrave sua capacidade de gerar radicais
hidroxilo (HO) atraveacutes da decomposiccedilatildeo de H2O2 por Fe2+ em condiccedilotildees aacutecidas Aleacutem disso
pode ser aplicada a uma vasta gama de poluentes orgacircnicos devido agrave sua simplicidade e
facilidade de aplicaccedilatildeo em condiccedilotildees suaves de temperatura e pressatildeo A eficiecircncia deste
processo pode ser consideravelmente melhorada pela aplicaccedilatildeo de eletricidade para gerar
radicais HO adicionais chamando assim processo eletro-Fenton O processo eletro-Fenton
inclui as vantagens combinadas de eletroquiacutemica e os meacutetodos de tratamento Fenton Este
processo permite a produccedilatildeo de mais radicais HO sendo reforccedilada a oxidaccedilatildeo dos compostos
orgacircnicos Em meio aacutecido o poder oxidante de H2O2 pode ser melhorado com o meacutetodo
eletro-Fenton onde uma pequena quantidade de Fe2+ eacute adicionada como catalisador na
soluccedilatildeo contaminada para gerar HO e Fe3+ das reaccedilotildees de Fenton (Mohajeri et al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 3 ndash Materiais e Meacutetodos
O efluente utilizado neste trabalho foi recolhido agrave entrada do tratamento bioloacutegico numa
ETRS A amostra recolhida foi caraterizada tendo em conta os seguintes paracircmetros CQO
COf soacutelidos totais (ST) soacutelidos suspensos (SS) soacutelidos dissolvidos (SD) azoto amoniacal (N-
NH3) e azoto de Kjeldhal (NTK) Todas as anaacutelises foram efetuadas de acordo com o Standard
Methods encontrando-se as teacutecnicas usadas respectivamente nos anexos 1 a 3 Durante os
ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo forma recolhidas amostras agraves quais foram efetuadas as seguintes
anaacutelises CQO Carbono Orgacircnico Filtrado (COf) Azoto Total (NT) pH e condutividade
Nos pontos seguintes descrevem-se os reagentes os meacutetodos e as teacutecnicas utilizadas ao longo
do trabalho
31 ndash Reagentes
Na Tabela 2 encontram-se listados os reagentes usados para as vaacuterias determinaccedilotildees
analiacuteticas bem como o seu grau de pureza e marca
Tabela 2 ndash Reagentes utilizados na eletrocoagulaccedilatildeo e nos meacutetodos de anaacutelise
Reagentes Grau de Pureza Marca
Ensaios de EC e
determinaccedilotildees COf H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
CQO
K2Cr2O7 99 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
Ag2SO4 985 Carlo Erba
HgSO4 99 Fluka
FeH20N2O14S2 995 Merck
N-NH3 e TKN
NaOH 98 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
H3BO3 998 Panreac
K2SO4 998 AnalaR NORMAPUR
CuSO4 99-1005 Merck
Na2S2O3 1004 AnalaR NORMAPUR
Na2B4O7middot10H2O 995-105 Scharlau
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
22
32 ndash Paracircmetros de Controlo
Todos os paracircmetros de controlo foram determinados de acordo os meacutetodos que se encontram
nos anexos 1 a 3
Carecircncia Quiacutemica de Oxigeacutenio
A CQO foi determinada em todas as amostras apoacutes o ensaio de EC A determinaccedilatildeo foi atraveacutes
do meacutetodo tritrimeacutetrico em refluxo fechado (anexo 1)
O digestor utilizado foi um Spectroquant TR 420 e o titulador automaacutetico foi da Metrohm 876
Dosimat plus
Carbono Orgacircnico filtrado e Azoto total
O COf e o azoto total foram determinados em todas as amostras apoacutes o tratamento de EC
utilizando o equipamento Total Organic Carbon Analyzer da Shimadzu TOC-V CSH O meacutetodo
usado para determinar este paracircmetro foi o meacutetodo da combustatildeo a alta temperatura Antes
de proceder agrave medida do COf no referido aparelho as amostras da EC foram filtradas com
filtros de 1 μm e acidificadas com H2SO4 de forma a atingir pH 3 ndash 4
pH
Mediu-se o pH das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC no equipamento pHmeter
HI 931400
Condutividade
As medidas de condutividade das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC foram
efetuadas com um condutiviacutemetro Mettler Toledo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
23
33 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Apoacutes a caraterizaccedilatildeo inicial das amostras realizaram-se os ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo com
o objetivo de precipitar a mateacuteria suspensa e dissolvida existente no lixiviado Numa
primeira fase de tratamento com EC foram feitos ensaios de otimizaccedilatildeo das condiccedilotildees a
aplicar tendo-se variado primeiro a diferenccedila de potencial aplicada (entre 6 e 12 V)
Verificou-se que natildeo havia uma boa reprodutibilidade das condiccedilotildees experimentais pelo que
se passou a aplicar uma intensidade de corrente constante 25 A apresentando-se nesta
dissertaccedilatildeo apenas estes uacuteltimos resultados Foram realizados ensaios de 3 horas a pH
natural pH 6 e a pH 4 com agitaccedilatildeo (100 rpm) e sem agitaccedilatildeo com diluiccedilatildeo (12) e sem
diluiccedilatildeo A Fabela 3 apresenta um resumo dos ensaios realizados Todos os ensaios foram
repetidos tendo sido efetuados dois a cinco ensaios para cada condiccedilatildeo experimental a
testar e as amostras recolhidas a intervalos de tempo diferentes para inferir da
reprodutibilidade dos resultados experimentais O tratamento foi realizado com acircnodos e
caacutetodos de ferro ambos com aacutereas de 40 cm2 A Figura 5 ilustra o esquema de montagem
experimental usada na EC
Figura 5 - Montagem experimental usada no tratamento de EC Legenda 1 ndash Fonte de alimentaccedilatildeo
2 ndash Eleacutetrodos de ferro 3 ndash Ceacutelula contendo o lixiviado 4 ndash Agitador magneacutetico 5 ndash Placa de agitaccedilatildeo
0000
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
24
Tabela 3 ndash Resumo das vaacuterias condiccedilotildees aplicadas ao longo dos ensaios realizados com uma intensidade
de corrente aplicada de 25 A
Diluiccedilatildeo Agitaccedilatildeo pH inicial
11
sem 4
sem 6
sem natural (83)
Com (100 rpm) natural (8hellip)
12 sem natural (83)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
25
Capiacutetulo 4 ndash Resultados e Discussatildeo
Este capiacutetulo encontra-se dividido em duas partes a primeira onde satildeo apresentados os
resultados obtidos nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo das amostras de lixiviado e a segunda
que conteacutem caacutelculos relacionados com remoccedilotildees especiacuteficas de carga orgacircnica por consumo
de ferro e de energia eleacutetrica
As amostras utilizadas neste estudo foram obtidas no aterro sanitaacuterio da Resistrela na
Capinha Concelho do Fundatildeo As amostras foram recolhidas no tanque de equalizaccedilatildeo agrave
entrada do tratamento bioloacutegico aiacute existente em Fevereiro de 2012 Nas Tabelas 4 e 5
apresentam-se os resultados obtidos na caracterizaccedilatildeo da amostra recolhida Para a
determinaccedilatildeo da CQO e do COf foram ensaiadas diferentes diluiccedilotildees tendo-se verificado que
as mais adequadas eram respetivamente 150 e 1200 Esta eacute uma amostra tiacutepica de um
lixiviado novo dada a sua CQO
Tabela 4 ndash Resultados de CQO e COf obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Diluiccedilatildeo CQO CQO mg O2L-1 Diluiccedilatildeo COf COf mgL-1
150 17622
1100 7196
125 17517
120 17515 1200 7310
110 10325
Tabela 5 ndash Resultados de condutividade pH ST SS SD azoto amoniacal e azoto total de Kjeldahl
obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Condutividade (15 ordmC) mscm-1 pH STgL-1 SSgL-1 SDgL-1 N-NH3
mgL-1
NTK
mgL-1
294 837 2370 115 2270 4485 5141
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
26
41 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Nesta secccedilatildeo encontram-se os resultados obtidos para as diferentes condiccedilotildees experimentais
ensaiadas tal como se encontra descrito na Tabela 3 Tal como jaacute foi referido anteriormente
todos os ensaios aqui apresentados foram realizados a uma intensidade de corrente aplicada
de 25 A
Cada uma das diferentes condiccedilotildees experimentais ensaiadas for repetida uma ou vaacuterias
vezes Para evitar grandes variaccedilotildees no volume dos ensaios e em simultacircneo haver
determinaccedilotildees da CQO a intervalos de tempos reduzidos as amostras em cada uma das
repeticcedilotildees foram recolhidas a tempos diferentes Deste modo por vezes para um
determinado tempo temos apenas um valor do paracircmetro em estudo ao qual continuamos a
chamar incorretamente ldquomeacutediardquo e para o qual consequentemente natildeo existe desvio
padratildeo A esses valores meacutedios da CQO foram ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau Na realidade
em alguns dos casos o ajuste de uma exponencial ou equaccedilatildeo do 2ordm grau podia ter sido
conseguido com resultados igualmente bons Contudo por razotildees de consistecircncia foram
sempre ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau
Para os outros paracircmetros de anaacutelise usados neste estudo COf NT pH e condutividade as
determinaccedilotildees natildeo foram tatildeo exaustivas apesar de terem sido calculadas sempre para mais
do que um ensaio Contudo seratildeo apresentados apenas os resultados para o ensaio em que
foram recolhidas mais amostras e que portanto apresenta um maior nuacutemero de resultados
411 ndash Amostras sem diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC agraves amostras de lixiviado sem diluiccedilatildeo a pH inicial natural com
e sem agitaccedilatildeo e a pH 6 e pH 4 sem agitaccedilatildeo Nas duas sub-secccedilotildees seguintes apresentam-
se respetivamente os resultados obtidos para a variaccedilatildeo ao longo do tempo da CQO e dos
restantes paracircmetros controlados COf NT condutividade e pH
4111 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo da CQO
Ensaios a pH natural sem agitaccedilatildeo
Realizaram-se 6 ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo de forma a determinar a evoluccedilatildeo
da CQO ao longo do tempo de ensaio Os resultados obtidos encontram-se na Tabela 6 e na
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
27
Figura 6 que tambeacutem contecircm informaccedilatildeo relativa agrave meacutedia e ao desvio padratildeo para os
resultados obtidos nos diferentes ensaios
Tabela 6 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo com a
respetiva meacutedia e desvio padratildeo
CQO g O2L
-1
t min A B C D E F Meacutedia DP
0 1851 1758 1866 1717 1775 1799 1794 057
10 1737
1683
1710 038
20 1701 1647
1674 038
30 1571
1522
1546 035
40 1593 1465 1499
1519 066
50 1411
1411
60 1350 1336
1328 1286 1331 1326 024
80 1278 1199 1300
1259 053
100 1244 1074
938
1085 153
120 1109 951 996
823 955 967 103
130
993
993
140
796 798
797 002
150
787 724
756 045
160
783 669
726 080
170
794 722
758 051
180
697 707 584 727 679 064
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
28
Figura 6 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo para as amostras recolhidas no ensaio de EC a pH natural
sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios A a F realizados
Consultando a Tabela 6 podemos concluir que em meacutedia para as 3 h de ensaio foram
removidos cerca de 11 g O2L-1 o que corresponde a uma remoccedilatildeo de CQO de 62
A anaacutelise da Figura 6 permite verificar que para o tempo de 180 minutos se comeccedila a verificar
a tendecircncia para a formaccedilatildeo de um patamar na curva ajustada aos dados experimentais o que
significa que se estaacute perto de se atingir o maacuteximo de remoccedilatildeo de CQO com uma eficiecircncia
energeacutetica aceitaacutevel
Ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo
Nos 4 ensaios de EC realizados a pH natural com agitaccedilatildeo (100 rpm) cujos resultados de CQO
se encontram na Tabela 7 e na Figura 7 verifica-se tal como no caso anterior uma boa
reprodutibilidade dos resultados A curva ajustada agrave meacutedia dos resultados apresenta uma
clara tendecircncia para formar um patamar a tempo inferior ao verificado no ensaio sem
agitaccedilatildeo Este facto traduz-se numa remoccedilatildeo de CQO menor que foi aqui de apenas 36 ao
fim de 3 h
Nestes ensaios pretendia-se minimizar problemas de passivaccedilatildeo do eleacutetrodo aumentando a
eficiecircncia EC Poreacutem a remoccedilatildeo da CQO foi menor provavelmente porque a agitaccedilatildeo
destruiacutea os flocos formados
y = 5E-07x3 - 4E-05x2 - 0071x + 17896 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
A
B
C
D
E
F
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 7 ndash Resultados da variaccedilatildeo da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC
realizados a pH natural com agitaccedilatildeo
CQO g O2L-1
t min G H I J Meacutedia DP
0 1736 1817 1845 1698 1774 069
10
1800
1592 1696 147
30
1645
1529 1587 082
40 1601
1429 1515 121
60
1523 1445
1484 055
80 1381
1262 1321 084
100
1341
1212 1276 091
120 1218
1229
1224
130 1213
1125 1169 062
140 1236 1270
1253
150 1094
1087 1090
160 1086 1150
1118
170 1138 1193
1166
180 1138 1264 1196 965 1141 128
Figura 7 ndash Valores da CQO das amostras recolhidas ao longo do tempo nos ensaios de EC realizados a pH
natural com agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
y = 3E-07x3 + 8E-05x2 - 00603x + 17635 Rsup2 = 097
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
G
H
I
J
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Ensaios a pH 6 sem agitaccedilatildeo
Para os 4 ensaios de EC realizadas a pH inicial 6 sem agitaccedilatildeo cujos resultados da CQO para
as amostras recolhidas se encontram na Tabela 8 e Figura 8 o pH da amostra foi ajustado
com H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC
Mais uma vez foi obtido o ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos resultados experimentais
com uma boa correlaccedilatildeo observando-se a formaccedilatildeo de um patamar para tempos superiores a
160 min A remoccedilatildeo total de CQO nas 3 h de ensaios foi de 64 ligeiramente superior ao
valor observando para o ensaio em que natildeo foi efetuada correccedilatildeo ao pH inicial da suspensatildeo
Tabela 8 ndash Resultados de CQO obtidos para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a pH 6
sem agitaccedilatildeo bem como a meacutedia e o desvio padratildeo para esses resultados
CQO g O2L
-1
t min K L M N Meacutedia DP
0 1758 1758 1848 1758 1780 045
10 1726
1758
1742 023
30
1544 1567 1555 016
40
1379
1379
60 1119
1206 1242 1189 063
80
986
1099 1043 081
100 810
904
857 066
120
831
826 828 003
130
721
721
140 647 683 733
687 043
150 624 691 719
678 049
160 628 591 731
650 073
170 630 595 707
644 057
180 635 598 689 607 632 041
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
31
Figura 8 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo par os diferentes ensaios de EC realizados a pH 6 sem
agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
Ensaios a pH 4 sem agitaccedilatildeo
Foram realizados 3 ensaios de EC a pH inicial 4 tendo-se efetuado a correccedilatildeo ao pH com
H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC Os resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO nos
diferentes ensaios encontram-se na Tabela 9 e na Figura 9 A meacutedia e o desvio padratildeo
apresentados na tabela foram calculados apenas com dois dos ensaios O e P uma vez que os
resultados obtidos no ensaio Q se afastam muito dos obtidos nos outros ensaios tal como se
pode verificar na Figura 9 Este resultado diferente ainda que com um andamento idecircntico
deve estar relacionado com algum erro experimental cometido
Uma equaccedilatildeo do 3ordm grau tambeacutem se ajusta com uma boa correlaccedilatildeo agrave meacutedia dos resultados
experimentais obtidos apresentando uma espeacutecie de patamar inicial para aleacutem do jaacute
habitual patamar final O andamento inicial da curva deve estar relacionado com a formaccedilatildeo
no iniacutecio do ensaio de partiacuteculas muito finas que vatildeo posteriormente dar origem aos
agregados que sedimentam Estas partiacuteculas finas levam mais tempo a sedimentar e
ldquocontaminamrdquo com mais facilidade as amostras recolhidas para a determinaccedilatildeo da CQO
dando origem a valores mais elevados
No cocircmputo geral a remoccedilatildeo da CQO foi inferior agrave dos outros ensaios realizados sem
agitaccedilatildeo tendo sido de 53
y = 1E-06x3 + 6E-05x2 - 01082x + 18182 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
K
L
M
N
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 9 ndash Resultados da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC realizados a pH 4
sem agitaccedilatildeo
CQO mg L-1
t min O P Q Meacutedia DP
0 1466 1342 1448 1404 067
10
1361 1491 1361 092
30
1363 1532 1363 120
40
1384
60
1074
1074
80 1071
1293 1071 157
100
813 1180 813 259
120 731
1062 731 234
130 679
679
140 721 635 1132 678 265
150 590 682
636 065
160 586 641 889 613 162
170 604 634
619 022
180 494 574 920 534 227
Figura 9 ndash Valores da CQO para as amostras recolhidas ao longo do tempo de EC para o ensaio realizado
a pH 4 sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia dos ensaios O e P
y = 2E-06x3 - 00006x2 - 00205x + 14095 Rsup2 = 098
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
O
P
Q
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
33
4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade
e pH
Na Tabela 10 e na Figura 10 encontram-se os resultados obtidos para as variaccedilotildees de COf e de
NT nos ensaios realizados a pH natural sem e com agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo As
remoccedilotildees globais de COf para as diferentes condiccedilotildees experimentais apresentam posiccedilotildees
relativas semelhantes agraves observadas para a CQO o que eacute explicado pelo facto da remoccedilatildeo da
carga orgacircnica nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo se dar essencialmente por
floculaccedilatildeocoagulaccedilatildeo com apenas uma reduzida remoccedilatildeo de carga orgacircnica por oxidaccedilatildeo
anoacutedica
Quanto agraves remoccedilotildees de azoto total satildeo bastante mais reduzidas e com um padratildeo idecircntico ao
observado pelo COf e pela CQO Esta menor remoccedilatildeo do NT pode estar relacionada com o
facto do azoto total englobar diferentes formas de azoto e o processo de EC poder ser mais
adequado para a remoccedilatildeo de algumas das formas
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH independentemente do seu valor inicial observa-se um aumento ao
longo dos ensaios sendo o valor final do pH das suspensotildees ao fim de 3 h de
aproximadamente 13 Esta subida do pH estaacute relacionada com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que
estatildeo na base da formaccedilatildeo de flocos e que iraacute levar agrave remoccedilatildeo da carga orgacircnica da
suspensatildeo
Em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo da condutividade ao longo dos ensaios observam-se que ao longo dos
ensaios realizados a diferentes condiccedilotildees experimentais sucessivos aumentos e reduccedilotildees
Estes periacuteodos devem estar relacionados respetivamente com fases de maior formaccedilatildeo de
hidroacutexidos com elevada condutividade com fases de formaccedilatildeo de flocos e consequente
precipitaccedilatildeo e reduccedilatildeo de condutividade
Tabela 10 - Remoccedilotildees de COf e de NT obtidas nos ensaios de EC a pH natural sem e com
agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo
Remoccedilatildeo COf NT
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 60 37
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo 100 rpm 50 28
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo 70 43
2611 - pH 4 - s agitaccedilatildeo 57 33
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
34
Figura 10 ndash Variaccedilatildeo da COf e NT relativos no tempo para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a)
pH natural sem agitaccedilatildeo b) pH 6 sem agitaccedilatildeo c) pH 4 sem agitaccedilatildeo d) pH natural com agitaccedilatildeo
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
Tempo minutos
pH natural com agitaccedilatildeo
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH natural
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempominutos
pH 6
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH 4
COf NT
a) b)
c) d)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
35
Figura 11 ndash Valores da condutividade e do pH para as amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC
realizados sem agitaccedilatildeo a) pH natural b) pH 6 e c) pH 4
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12 com o objetivo de estudar o
efeito da diluiccedilatildeo sobre a eficiecircncia do meacutetodo Na Tabela 11 e na Figura 12 encontram-se os
resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo de ensaio para os dois testes
realizados bem como a meacutedia e o desvio padratildeo dos dados recolhidos Observa-se uma
grande dispersatildeo de resultados na parte final do ensaio apoacutes 2 h que se traduz num
coeficiente de correlaccedilatildeo da equaccedilatildeo de 3ordf ordem ajustada aos dados experimentais pior
que os anteriores Para este resultado tambeacutem teraacute contribuiacutedo o facto de apenas se terem
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 6
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 4
Cond
pH
pH
a) b)
c)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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realizado 2 ensaios Tal como nos casos anteriores observou-se a tendecircncia para a formaccedilatildeo
de um patamar na curva ajustada para tempos superiores a 2 h
Apesar da remoccedilatildeo da CQO ter sido de cerca de 72 valor mais elevado do que nos ensaios
sem diluiccedilatildeo note-se que a remoccedilatildeo absoluta de CQO for muito inferior tendo sido cerca de
6 g Lmdash1 quando nos casos anteriores se tinham observado valores superiores a 11 g Lmdash1
Tabela 11 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
CQO g O2L
-1
t min R S Meacutedia DP
0 785 900 843 081
10
866 866
30 601 669 635 049
60
538 538
100 379 449 414 050
120 293
293
130 270
270
140 281 350 315 049
150 201 346 273 102
160 200 360 280 114
170 197 382 290 131
180 162 314 238 108
Figura 12 ndash Variaccedilatildeo da CQO das amostras recolhidas ao longo da EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
y = -8E-08x3 + 00002x2 - 00704x + 8727 Rsup2 = 098
00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
R
S
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Quanto agrave variaccedilatildeo do pH ao longo dos ensaios (Figura 13) foi idecircntica agrave dos ensaios sem
diluiccedilatildeo ie aumentou durante o ensaio ateacute atingir o valor de aproximadamente 13 e
mantendo-se nesse valor ateacute ao fim do ensaio A variaccedilatildeo da condutividade (Figura 13)
apresentou tambeacutem um comportamento semelhante ao dos ensaios sem diluiccedilatildeo embora com
variaccedilotildees menos bruscas o que eacute normal pois a concentraccedilatildeo de poluentes existentes e
hidroacutexidos formados estaacute reduzida a metade
Figura 13 ndash Variaccedilatildeo da condutividade e do pH ao longo EC realizado a pH natural com diluiccedilatildeo de 12
sem agitaccedilatildeo
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados
Na Figura 14 comparam-se as remoccedilotildees relativas de CQO de COf e de NT para os ensaios
realizados a diferentes valores de pH inicial sem agitaccedilatildeo Verifica-se que as maiores
remoccedilotildees de CQO foram obtidas para pH inicial natural e 6 A este uacuteltimo pH tambeacutem se
observaram as maiores remoccedilotildees absolutas de COf e de TN
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural com diluiccedilatildeo
Cond pH
pH
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 14 - Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e NT obtidas apoacutes 3h de tratamento de EC a pH
inicial natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo
Quando se comparam os ensaios realizados a pH natural com e sem agitaccedilatildeo (Figura 15)
observam-se remoccedilotildees absolutas de CQO de COf e de NT superiores para o ensaio realizado
sem agitaccedilatildeo Efetivamente a agitaccedilatildeo parece natildeo favorecer a formaccedilatildeo dos flocos ou
mesmo provocar a sua desagregaccedilatildeo
Aparentemente o facto de diluir o lixiviado original antes de efetuar o ensaio de
eletrocoagulaccedilatildeo tambeacutem natildeo introduz alteraccedilotildees positivas nos resultados pois a diluiccedilatildeo
leva a que as remoccedilotildees absolutas dos paracircmetros em anaacutelise decresccedilam significativamente
(Figura 16) O efeito da concentraccedilatildeo parece ser de extrema importacircncia sendo que quando
a concentraccedilatildeo eacute superior se devem formar flocos com massa criacutetica para sedimentarem com
maior facilidade
Na Figura 17 faz-se uma anaacutelise da remoccedilatildeo absoluta da CQO nas diferentes horas de ensaio
para os testes realizados a diferentes valores de pH inicial com e sem agitaccedilatildeo Verifica-se
que
A pH natural sem agitaccedilatildeo a remoccedilatildeo da CQO eacute a mais regular ao longo do tempo
Para os ensaios realizados a pH inicial 4 e 6 a remoccedilatildeo para a 3ordf hora eacute bastante
inferior agraves remoccedilotildees obtidas para as duas primeiras horas
Nos ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo a remoccedilatildeo durante a 3ordf hora eacute
miacutenima natildeo se justificando o prolongamento do ensaio para aleacutem de 2 h
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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verificamos uma remoccedilatildeo mais elevada da CQO na primeira hora de ensaio a pH 6 sem
agitaccedilatildeo Relativamente agrave segunda hora natildeo se verifica diferenccedilas significativas No entanto
na 3ordf hora verifica-se uma maior remoccedilatildeo no ensaio a pH natural sem agitaccedilatildeo
Figura 15 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC a pH inicial
natural com e sem agitaccedilatildeo
Figura 16 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC realizada a pH
inicial natural com e sem diluiccedilatildeo da amostra inicial
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 11 - pH natural - c agitaccedilatildeo 100 rpm
X0-X
CQO
COf
NT
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 12 - pH natural - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
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Iacutendice
Capiacutetulo 1 ndash Introduccedilatildeo e Objetivos 1
Capiacutetulo 2 ndash Fundamentos Teoacutericos 2
21 Resiacuteduos Soacutelidos Urbanos 2
22 Aterros Sanitaacuterios 4
23 Lixiviados de aterros sanitaacuterios 6
24 Tratamento de Lixiviados 7
241 Transferecircncia de Lixiviados 8
242 Tratamento Bioloacutegico 8
243 Tratamentos Fiacutesico-Quiacutemicos 10
244 Tratamento por Membranas 12
245 Tratamentos Eletroquiacutemicos 14
Capiacutetulo 3 ndash Materiais e Meacutetodos 21
31 ndash Reagentes 21
32 ndash Paracircmetros de Controlo 22
33 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo 23
Capiacutetulo 4 ndash Resultados e Discussatildeo 25
41 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo 26
411 ndash Amostras sem diluiccedilatildeo 26
4111 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo da CQO 26
4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade e pH 33
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo 35
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados 37
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia eleacutetrica 40
Bibliografia 45
Anexos 48
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
1
Capiacutetulo 1 ndash Introduccedilatildeo e Objetivos
O tratamento de resiacuteduos soacutelidos urbanos tornou-se problema seacuterio devido ao aumento da
populaccedilatildeo mundial e a alteraccedilotildees nos haacutebitos de consumo O aterro sanitaacuterio eacute um dos
meacutetodos mais usados em todo o mundo para a gestatildeo dos resiacuteduos soacutelidos urbanos Durante ou
apoacutes a operaccedilatildeo do aterro sanitaacuterio satildeo produzidos lixiviados devido agrave humidade dos resiacuteduos
no local a reaccedilotildees quiacutemicas e fiacutesicas de eliminaccedilatildeo de resiacuteduos agrave percolaccedilatildeo da aacutegua das
chuvas e ao aumento do niacutevel da aacutegua subterracircnea (Veli et al 2008) A necessidade de tratar
estes lixiviados eacute premente uma vez que os lixiviados possuem quantidades de compostos
orgacircnicos e refrataacuterios elevadas Este facto conduz a uma baixa biodegrabilidade e
consequentemente agrave fraca eficaacutecia do tratamento bioloacutegico no tratamento destes lixiviados
nas Estaccedilotildees de Tratamento de Aacuteguas Lixiviantes (ETAL) Desta forma a necessidade de
implementar preacute-tratamentos eou poacutes-tratamentos que complementem os tratamentos
bioloacutegicos tornou-se cada vez mais importante
O objetivo deste trabalho consistiu em estudar a aplicaccedilatildeo da eletrocoagulaccedilatildeo para a
reduccedilatildeo da carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterios Para atingir este objetivo foram
colhidas amostras nos lixiviados do aterro sanitaacuterio da Resiestrela na Capinha Concelho do
Fundatildeo que foram submetidas ao processo eletroquiacutemico de eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro tendo-se testado diferentes condiccedilotildees experimentais
O trabalho realizado aqui descrito encontra-se organizado em quatro partes distintas O
Capiacutetulo 2 onde depois de uma breve descriccedilatildeo da complexidade dos lixiviados se apresenta
o estado da arte dos principais processos usados no tratamento dos lixiviados de aterros
sanitaacuterios dando-se especial ecircnfase agraves teacutecnicas eletroquiacutemicas e em particular aos
processos de eletrocoagulaccedilatildeoeletrofloculaccedilatildeo
No Capiacutetulo 3 listam-se os reagentes e descrevem-se as principais teacutecnicas de anaacutelise usadas
para o controlo dos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo embora a descriccedilatildeo detalhada das teacutecnicas
esteja nos Anexos Neste capiacutetulo apresentam-se tambeacutem descriccedilotildees dos ensaios de
eletrocoagulaccedilatildeo e das diferentes condiccedilotildees experimentais testadas
No Capiacutetulo 4 apresentam-se os resultados experimentais para os ensaios realizados que satildeo
tambeacutem aqui comentados tirando-se algumas conclusotildees Contudo as principais conclusotildees
estatildeo no Capiacutetulo 5 onde tambeacutem se indicam algumas previsotildees para trabalho futuro
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
2
Capiacutetulo 2 ndash Fundamentos Teoacutericos
Agrave medida que se verifica o desenvolvimento das sociedades e consequentemente a melhoria
da qualidade de vida dos habitantes acumulam-se enormes quantidades de resiacuteduos
principalmente nos grandes centros urbanos Desta forma torna-se necessaacuterio criar poliacuteticas
de gestatildeo de resiacuteduos soacutelidos traccedilando alternativas de eliminaccedilatildeo ou ateacute mesmo de
reutilizaccedilatildeo destes resiacuteduos soacutelidos Neste capiacutetulo seratildeo introduzidos alguns conceitos
relacionados com os resiacuteduos soacutelidos urbanos nomeadamente sobre os aterros sanitaacuterios e os
principais processos para tratar os lixiviados formados nesses aterros
21 Resiacuteduos Soacutelidos Urbanos
Na legislaccedilatildeo portuguesa as poliacuteticas de gestatildeo dos resiacuteduos soacutelidos contendo alternativas de
eliminaccedilatildeo ou ateacute mesmo de reutilizaccedilatildeo destes resiacuteduos soacutelidos em Portugal estatildeo contidas
no Decreto-Lei nordm 1782006 de 5 de Setembro Por reutilizaccedilatildeo entende-se a reintroduccedilatildeo
sem alteraccedilotildees significativas de substacircncias objetos ou produtos nos circuitos de produccedilatildeo
ou de consumo de forma a evitar a produccedilatildeo de resiacuteduos
O Decreto-Lei nordm 1832009 de 10 de Agosto estabelece o regime juriacutedico da disposiccedilatildeo de
resiacuteduos em aterro os requisitos gerais a observar na conceccedilatildeo construccedilatildeo exploraccedilatildeo
encerramento e poacutes-encerramento de aterros incluindo caracteriacutesticas teacutecnicas especiacuteficas
para cada classe de aterros Descrevem-se em seguida as principais caracteriacutesticas das
diferentes classes de resiacuteduos de acordo com o referido Decreto-Lei
Resiacuteduo hospitalar ndash resiacuteduo resultante de atividades meacutedicas desenvolvidas em unidades de
prestaccedilatildeo de cuidados de sauacutede em atividades de prevenccedilatildeo diagnoacutestico tratamento
reabilitaccedilatildeo e investigaccedilatildeo relacionada com seres humanos ou animais em farmaacutecias em
atividades meacutedico-legais de ensino e em quaisquer outras que envolvam procedimentos
invasivos tais como acupunctura piercings e tatuagens
Resiacuteduo industrial ndash resiacuteduo gerado em processos produtivos industriais bem como o que
resulte das atividades de produccedilatildeo e distribuiccedilatildeo de eletricidade gaacutes e aacutegua
Resiacuteduo inerte ndash resiacuteduo que natildeo sofre transformaccedilotildees fiacutesicas quiacutemicas ou bioloacutegicas
importantes e em consequecircncia natildeo pode ser soluacutevel nem inflamaacutevel nem ter qualquer
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
3
outro tipo de reaccedilatildeo fiacutesica ou quiacutemica e natildeo pode ser biodegradaacutevel nem afetar
negativamente outras substacircncias com as quais entre em contacto de forma susceptiacutevel de
aumentar a poluiccedilatildeo do ambiente ou prejudicar a sauacutede humana e cujos lixiviabilidade total
conteuacutedo poluente e ecotoxicidade do lixiviado satildeo insignificantes e em especial natildeo potildeem
em perigo a qualidade das aacuteguas superficiais e ou subterracircneas
Resiacuteduo perigoso ndash resiacuteduo que apresente pelo menos uma caracteriacutestica de perigosidade
para a sauacutede ou para o ambiente nomeadamente os identificados como tal na Lista Europeia
de Resiacuteduos
Resiacuteduo urbano ndash resiacuteduo proveniente de habitaccedilotildees bem como outro resiacuteduo que pela sua
natureza ou composiccedilatildeo seja semelhante ao resiacuteduo proveniente de habitaccedilotildees
Os resiacuteduos soacutelidos urbanos (RSU) vulgarmente designados por lixo constituem um dos
problemas das sociedades modernas Para aleacutem da degradaccedilatildeo da paisagem a deposiccedilatildeo
inadequada dos resiacuteduos soacutelidos apresenta vaacuterios aspetos negativos de que se destacam
- poluiccedilatildeo dos terrenos e recursos aquiacuteferos subterracircneos por lixiviaccedilatildeo de substacircncias toacutexicas
presentes nos resiacuteduos em particular as que natildeo sofrem biodegradaccedilatildeo e que se podem
acumular nas cadeias alimentares
- dispersatildeo do ldquolixordquo devido a condiccedilotildees meteoroloacutegicas
- libertaccedilatildeo de metano proveniente da biodegradaccedilatildeo que pode contribuir para o efeito de
estufa eou dar origem a explosotildees e incecircndios
- incineraccedilatildeo fortuita na lixeira que pode levar agrave libertaccedilatildeo de gases toacutexicos para a
atmosfera
Na Figura 1 apresenta-se um esquema de tratamento de resiacuteduos soacutelidos numa Estaccedilatildeo de
Tratamento de Resiacuteduos Soacutelidos (ETRS) que mostra o destino final apoacutes vaacuterias operaccedilotildees de
tratamento dos resiacuteduos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
4
Figura 1 - Esquema de tratamento de resiacuteduos soacutelidos numa ETRS1
22 Aterros Sanitaacuterios
O crescimento da populaccedilatildeo e o aumento de materiais de consumo tecircm originado quantidades
cada vez maiores de resiacuteduos soacutelidos urbanos Assim a deposiccedilatildeo em aterro sanitaacuterio torna-se
importante para lidar com os resiacuteduos soacutelidos gerados (Bashir et al 2009)
Segundo o Decreto-Lei nordm 1832009 de 10 de Agosto entende-se por aterro a instalaccedilatildeo de
eliminaccedilatildeo de resiacuteduos atraveacutes da sua deposiccedilatildeo acima ou abaixo da superfiacutecie natural
incluindo
i) As instalaccedilotildees de eliminaccedilatildeo internas considerando-se como tal os aterros onde o
produtor de resiacuteduos efetua a sua proacutepria eliminaccedilatildeo de resiacuteduos no local de produccedilatildeo
ii) Uma instalaccedilatildeo permanente considerando-se como tal a que tiver uma vida uacutetil
superior a um ano usada para armazenagem temporaacuteria
A disposiccedilatildeo final de resiacuteduos soacutelidos urbanos e industriais em aterro sanitaacuterio continua a ser
um meacutetodo amplamente aceite e utilizado principalmente devido agraves suas vantagens
econoacutemicas (Renou et al 2008 Pi et al 2009 Guo et al 2010 Panizza et al 2010
Orkun and Kuleyin 2010 Li et al 2011) Estudos comparativos entre os diversos meios
possiacuteveis de eliminaccedilatildeo dos resiacuteduos soacutelidos urbanos (aterros incineraccedilatildeo compostagem etc)
tecircm mostrado que o processo mais barato em termos de exploraccedilatildeo e de custos de capital eacute
1 httpwwwliporptuploadLiporficheirosPlano20EstratC3A9gico_2007_20016pdf (acedido em 19-6-2012)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
5
a deposiccedilatildeo em aterro (Renou et al 2008 Panizza et al 2010) Aleacutem disso o aterro
minimiza inconvenientes ambientais e permite decompor os resiacuteduos sob condiccedilotildees
controladas ateacute agrave sua eventual transformaccedilatildeo em materiais relativamente inertes eou
material estabilizados (Renou et al 2008)
Figura 2 ndash Corte esquemaacutetico de um aterro sanitaacuterio2
Apoacutes a deposiccedilatildeo em aterro os resiacuteduos soacutelidos sofrem alteraccedilotildees bioloacutegicas e fisico-
quiacutemicas Consequentemente a degradaccedilatildeo da fraccedilatildeo orgacircnica dos resiacuteduos em combinaccedilatildeo
com a aacutegua da chuva por percolaccedilatildeo leva agrave formaccedilatildeo de um liacutequido altamente contaminado
chamado ldquolixiviadordquo (Guo et al 2010) cuja infiltraccedilatildeo pode levar agrave contaminaccedilatildeo dos solos
e eventualmente agrave das aacuteguas subterracircneas (Veli et al 2008)
2 httpwwwreciclotecaorgbrDefaultaspID=7ampEditoria=2ampSubEditoria=3ampVer=1 (acedido em 19-6-2012)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
6
23 Lixiviados de aterros sanitaacuterios
Os lixiviados de aterros sanitaacuterios satildeo definidos como efluentes aquosos gerados como
consequecircncia da percolaccedilatildeo da chuva atraveacutes dos resiacuteduos soacutelidos Contecircm um grande nuacutemero
de compostos alguns dos quais podem causar problemas na sauacutede humana e na natureza
quando libertados no ambiente natural nomeadamente poluentes orgacircnicos azoto
amoniacal sais inorgacircnicos metais pesados e compostos xenobioacuteticos (Renou et al 2008
Bashir et al 2009 Panizza et al 2010 Aziz et al 2010) A sua composiccedilatildeo quiacutemica pode
ser afetada por vaacuterios fatores como a idade do aterro a precipitaccedilatildeo sazonal e a origem dos
resiacuteduos (Panizza et al 2010) Assim a composiccedilatildeo do lixiviado e a concentraccedilatildeo de
contaminantes depende da composiccedilatildeo dos resiacuteduos soacutelidos depositados no aterro e da sua
idade Geralmente os aterros satildeo classificados como ldquojovemrdquo para menos de 5 anos ldquomeia
idaderdquo para 5-10 anos ldquovelhordquo para mais 10 anos (Veli et al 2008 Panizza et al 2010) Em
geral os lixiviados dos aterros ldquojovensrdquo possuem cargas poluentes muito mais elevadas do
que os ldquovelhosrdquo (Bashir et al 2010) embora estes uacuteltimos tenham uma biodegrabilidade
inferior (Zhao et al 2010a)
As caracteriacutesticas de um lixiviado podem ser representadas por paracircmetros baacutesicos
nomeadamente carecircncia quiacutemica de oxigeacutenio (CQO) carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio (CBO)
BODCQO pH soacutelidos suspensos (SS) azoto de Kjeldahl (NTK) azoto amoniacal e metais
pesados (Renou et al 2008) Na tabela 1 apresentam-se as caracteriacutesticas tiacutepicas de
lixiviados jovens e velhos
Face agraves composiccedilotildees apresentadas por estes dois tipos de lixiviados eacute crucial o seu
tratamento uma vez que lixiviados natildeo tratados podem permear os solos poluindo-os
misturar-se com aacuteguas subterracircneas e superficiais tornando-as inadequadas para fins
humanos ou mesmo desaconselhando a sua utilizaccedilatildeo para qualquer outro fim (Zhao et al
2010b)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
7
Tabela 1 ndash Caracteriacutesticas tiacutepicas de lixiviado (Deng and Englehardt 2007)
Lixiviado
Jovem (lt 1-2 anos) Velho (gt 5-10 anos)
pH 6 66 ndash 75
CQO (mgL) 3000 - 60000 100 ndash 500
CBO5CQO 06 ndash 10 0 ndash 03
COT (mgL) 1500 - 20000 80 ndash 160
TSS (mgL) 200 ndash 2000 100 - 400
N-NH3 (mgL) 10 - 800 20 ndash 40
N-Orgacircnico (mgL) 10 ndash 800 80 - 120
Ca2+ (mgL) 200 - 3000 100 ndash 400
Mg2+ (mgL) 50 ndash 15000 50 - 200
SO42- (mgL) 50 - 1000 20 ndash 50
Cl- (mgL) 200 - 3000 100 - 400
24 Tratamento de Lixiviados
Os meacutetodos existentes para o tratamento de lixiviados de aterros sanitaacuterios podem ser
classificados como quiacutemicos fiacutesicos ou bioloacutegicos Os meacutetodos fiacutesicos mais utilizados satildeo o
arejamente e a filtraccedilatildeo por membranas A coagulaccedilatildeo-floculaccedilatildeo a precipitaccedilatildeo quiacutemica e
os meacutetodos de oxidaccedilatildeo quiacutemica ou eletroquiacutemica encontram-se entre os meacutetodos quiacutemicos
mais usados (Guo et al 2010) Descrevem-se em seguida alguns dos meacutetodos disponiacuteveis
para o tratamento deste tipo de lixiviados
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
8
241 Transferecircncia de Lixiviados
A transferecircncia de lixiviados para sistemas de tratamento de esgoto domeacutestico e a reciclagem
do lixiviado ao aterro satildeo dois sistemas usados para a resoluccedilatildeo do problema colocado pela
existecircncia das aacuteguas lixiviantes
Tratamento combinado com esgoto domeacutestico
Haacute alguns anos este tratamento era comum no tratamento de lixiviado devido agrave sua
manutenccedilatildeo faacutecil e ao reduzido custo de operaccedilatildeo Poreacutem esta opccedilatildeo tem sido posta em
causa devido agrave presenccedila de compostos orgacircnicos inibitoacuterios com baixa biodegrabilidade e agrave
presenccedila de metais pesados no lixiviado o que reduz a eficiecircncia do tratamento e conduz a
um aumento da concentraccedilatildeo destes constituintes no efluente Um argumento a favor deste
tratamento alternativo eacute o facto de natildeo ser necessaacuterio adicionar foacutesforo e azoto uma vez
que o primeiro se encontra no esgoto domeacutestico e o segundo no lixiviado (Renou et al 2008)
Reciclagem
A reciclagem do lixiviado tem sido utilizada nos uacuteltimos dez anos visto ser uma das opccedilotildees
disponiacuteveis menos cara Um dos benefiacutecios desta teacutecnica eacute o facto do aumento de
recirculaccedilatildeo de lixiviado aumentar o teor de humidade num sistema de reator controlado e
promover a distribuiccedilatildeo de nutrientes e enzimas Desta forma natildeo soacute aumenta a qualidade do
lixiviado como tambeacutem diminui o tempo necessaacuterio agrave estabilizaccedilatildeo de vaacuterias deacutecadas para 2 a
3 anos (Renou et al 2008)
242 Tratamento Bioloacutegico
Devido agrave sua fiabilidade simplicidade e razatildeo custo-eficiecircncia elevada o tratamento
bioloacutegico eacute o mais comum no tratamento da maior parte dos lixiviados contendo altas
concentraccedilotildees de BOD A biodegradaccedilatildeo eacute realizada por microrganismos que podem degradar
os compostos orgacircnicos obtendo-se dioacutexido de carbono em condiccedilotildees aeroacutebias e biogaacutes (uma
mistura que conteacutem essencialmente CO2 e CH4) em condiccedilotildees anaeroacutebias (Renou et al
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
9
2008) No entanto este meacutetodo pode ser aplicado apenas no tratamento de lixiviados jovens
uma vez que aiacute a concentraccedilatildeo de metais pesados eacute baixa a reduzida biodegrabilidade dos
outros tipos de lixiviados impede que este processo seja efetivo (Zhao et al 2010a)
Tratamento Aeroacutebio
O tratamento aeroacutebio deve permitir uma reduccedilatildeo parcial de poluentes orgacircnicos
biodegradaacuteveis e tambeacutem deve conduzir agrave nitrificaccedilatildeo do azoto amoniacal Os processos
bioloacutegicos aeroacutebios baseados no crescimento de biomassa suspensa tais como lagoas
arejadas lamas ativadas e reatores descontiacutenuos sequenciais (SBR) tecircm sido amplamente
estudados e aplicados (Renou et al 2008)
As lagoas arejadas satildeo geralmente vistas como um meacutetodo eficaz para a remoccedilatildeo de agentes
patogeacutenicos compostos orgacircnicos e inorgacircnicos e de custos de operaccedilatildeo e manutenccedilatildeo
reduzidos Estes atributos fazem delas escolhas populares para o tratamento de aacuteguas
residuais (Renou et al 2008)
O processo de lamas ativadas eacute muito aplicado como tratamento de aacuteguas residuais e como
co-tratamento de lixiviados e esgoto No entanto nas ultimas deacutecadas este meacutetodo mostrou
ser insuficiente para lidar com lixiviados de aterros sanitaacuterios apesar de poder ser eficiente
na remoccedilatildeo de carbono orgacircnico nutrientes e teor de azoto apresenta demasiadas
desvantagens tais como (Renou et al 2008)
sedimentaccedilatildeo inadequada e necessidade de mais arejamento
alto custo energeacutetico e produccedilatildeo de lamas
inibiccedilatildeo microbiana devido agrave elevada concentraccedilatildeo de azoto amoniacal
O sistema SBR eacute adequado para os processos nitrificaccedilatildeo e desnitrificaccedilatildeo uma vez que
fornece um regime de exploraccedilatildeo compatiacutevel com a oxidaccedilatildeo do carbono orgacircnico e a
nitrificaccedilatildeo A grande flexibilidade deste processo eacute particularmente importante quando se
considera o tratamento de lixiviados com um elevado grau de variabilidade em termos de
qualidade e quantidade (Renou et al 2008)
Tratametno Anaeroacutebio
O tratamento anaeroacutebio eacute adequado para tratar efluentes de elevada carga orgacircnica tais
como lixiviados de aterros jovens Contrariamente aos processos aeroacutebios a digestatildeo
anaeroacutebia conserva energia e produz muito poucos soacutelidos embora as velocidades de reaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
10
sejam baixas Aleacutem disso eacute possiacutevel utilizar o metano produzido para aquecer o digestor que
trabalha geralmente a 35 ordmC (Wiszniowski et al 2006 Renou et al 2008) Podem ser
utilizados diferentes reatores tais como filtros anaeroacutebios reactores descontiacutenuos
sequenciais anaeroacutebios (SBRA) (Wiszniowski et al 2006)
As principais vantagens deste processo satildeo (Wiszniowski et al 2006)
a elevada eficiecircncia na remoccedilatildeo de substrato (gt 90 de BOD)
ser necessaacuterio um teor reduzido de foacutesforo como nutriente para o crescimento das
bacteacuterias anaeroacutebias
uma produccedilatildeo reduzida de lamas
um baixo consumo energeacutetico
a produccedilatildeo de biogaacutes que pode ser reaproveitada
As principais desvantagens residem (Wiszniowski et al 2006)
nos metais pesados podem dificultar a digestatildeo
na toxicidade do amoniacuteaco e na dificuldade em eliminaacute-lo
no facto de ser sensiacutevel a alteraccedilotildees de pH e de temperatura
243 Tratamentos Fiacutesico-Quiacutemicos
Coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
A coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo tem sido utilizada para remoccedilatildeo de CQO cor turbidez e SS (Bashir
et al 2009) Pode ser utilizada com sucesso no tratamento de lixiviados de aterros velhos Eacute
muito usada como um preacute-tratamento para a osmose inversa ou o tratamento bioloacutegico ou
como um passo de tratamento de polimento final a fim de remover mateacuteria orgacircnica natildeo
biodegradaacutevel O sulfato de alumiacutenio o sulfato ferroso e o sulfato-cloro feacuterrico tem sido os
coagulantes mais usados embora possam ser usados poliacutemeros sinteacuteticos e biofloculantes
Existem trabalhos publicados da accedilatildeo de biofloculantes em comparaccedilatildeo com os coagulantes
inorgacircnicos tradicionais para a diminuiccedilatildeo de aacutecidos huacutemicos (Renou et al 2008)
Vaacuterios estudos tecircm sido relatados na anaacutelise de coagulaccedilatildeo-floculaccedilatildeo para o tratamento de
lixiviados visando a otimizaccedilatildeo do processo ou seja a seleccedilatildeo do coagulante mais
apropriado a identificaccedilatildeo das melhores condiccedilotildees experimentais e a avaliaccedilatildeo do pH oacutetimo
Poreacutem este tratamento apresenta desvantagens como a produccedilatildeo de lamas consistentes e o
aumento da concentraccedilatildeo de alumiacutenio ou ferro na fase liacutequida (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
11
Precipitaccedilatildeo Quiacutemica
A precipitaccedilatildeo quiacutemica tem sido muito utilizada como preacute-tratamento com o objetivo de
remover o azoto amoniacal Alguns estudos confirmaram que o desempenho do processo de
lamas ativadas poderia ser significativamente afetado por uma elevada concentraccedilatildeo de
azoto amoniacal pois a remoccedilatildeo de CQO diminui de 95 para 79 quando a concentraccedilatildeo de
azoto amoniacal no efluente aumenta de 50 para 800 mg L-1 (Renou et al 2008) Nestes
casos a precipitaccedilatildeo quiacutemica pode ser usada para aumentar o rendimento dos processos
bioloacutegicos
Adsorccedilatildeo
A adsorccedilatildeo de poluentes em carbono ativado em colunas ou na forma de poacute proporciona
uma melhor reduccedilatildeo dos niacuteveis de CQO bastante melhor que a resultante do uso de meacutetodos
quiacutemicos qualquer que seja a concentraccedilatildeo da mateacuteria orgacircnica A principal desvantagem
deste meacutetodo eacute a necessidade de regeneraccedilatildeo frequente das colunas ou em alternativa um
consumo elevado de carvatildeo ativado em poacute
A adsorccedilatildeo por carvatildeo ativado tem sido utilizado juntamente como o tratamento bioloacutegico
para o tratamento eficaz de lixiviado de aterro Os compostos natildeo biodegradaacuteveis a CQO
inerte e a cor podem ser reduzidas por este processo a niacuteveis aceitaacuteveis para lixiviados
tratados biologicamente (Renou et al 2008)
Air stripping
O esgotamento de soluccedilotildees eacute o meacutetodo mais comum para eliminar elevadas concentraccedilotildees de
azoto amoniacal no tratamento de aacuteguas residuais Por norma encontram-se niacuteveis elevados
de azoto amoniacal nos lixiviados e este meacutetodo pode ser bem sucedido para a eliminaccedilatildeo
deste poluente Para que este meacutetodo seja eficiente eacute necessaacuterio usar valores de pH elevados
e tratar o gaacutes libertado com H2SO4 ou HCl No entanto este meacutetodo apresenta alguns
inconvenientes nomeadamente o NH3 que eacute libertado para a atmosfera podendo causar um
grave problema de poluiccedilatildeo se o amoniacuteaco natildeo for bem absorvido nas soluccedilotildees de H2SO4 ou
HCl Outros problemas na torre de extraccedilatildeo satildeo causados pelo carbonato de caacutelcio utilizado
no ajuste do pH e a formaccedilatildeo de espumas o que impotildee a utilizaccedilatildeo de torres de extraccedilatildeo
grande (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
12
Oxidaccedilatildeo Quiacutemica
A oxidaccedilatildeo quiacutemica eacute um meacutetodo que pode ser usado para o tratamento de efluentes
contendo compostos refrataacuterios como os lixiviados Recentemente tem-se verificado um
interesse crescente em processos apelidados de processos oxidativos avanccedilados (POA) (Renou
et al 2008) A maioria deles com excepccedilatildeo da ozonizaccedilatildeo simples que utiliza apenas O3 usa
uma combinaccedilatildeo de oxidantes fortes tais como O3 e H2O2 irradiaccedilatildeo ultravioleta ultrasons
ou feixe de eletrotildees e catalisadores (iotildees metaacutelicos de transiccedilatildeo ou fotocalisadores) tais
como iotildees de ferro (oxidaccedilatildeo de Fenton) e TiO2 (Renou et al 2008 Vilar et al 2011 Cortez
et al 2011) No entanto verificam-se alguns inconvenientes na aplicaccedilatildeo de POAs dos quais
se destacam os consumos elevados de energia eleacutetrica e a necessidade de doses elevadas de
oxidante para ocorrer a mineralizaccedilatildeo completa dos poluentes tornando os processos
economicamente caros (Renou et al 2008 Wiszniowski et al 2006)
244 Tratamento por Membranas
A microfiltraccedilatildeo a nanofiltraccedilatildeo a ultrafiltraccedilatildeo e a osmose inversa satildeo os principais
processos de membrana aplicados no tratamento de lixiviado de aterros sanitaacuterios (Renou et
al 2008)
Microfiltraccedilatildeo
A microfiltraccedilatildeo eacute eficaz na remoccedilatildeo de coloides e de material em suspensatildeo Poreacutem natildeo
pode ser utilizado sozinho sendo usado como um preacute-tratamento de outro processo de
membranas como ultrafiltraccedilatildeo nanofiltraccedilatildeo e osmose inversa (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
13
Nanofiltraccedilatildeo
A tecnologia de nanofiltraccedilatildeo tem uma abordagem versaacutetil para alcanccedilar vaacuterios objetivos da
qualidade da aacutegua tais como controle de contaminantes orgacircnicos inorgacircnicos e
microbianos As membranas de nanofiltraccedilatildeo estudadas normalmente satildeo feitas de filmes
polimeacutericos com um cut-off molecular entre 200 e 2000 Da A alta taxa de rejeiccedilatildeo de iotildees
sulfatos e de mateacuteria orgacircnica dissolvida juntamente com a baixa rejeiccedilatildeo de cloreto de
soacutedio reduz o volume do concentrado Poreacutem a aplicaccedilatildeo bem sucedida desta tecnologia
requer um controlo eficaz das incrustaccedilotildees da membrana Na realidade um grande gama de
constituintes podem contribuir para a formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees na membrana como
substacircncias orgacircnicas e inorgacircnicas dissolvidas partiacuteculas coloidais e suspensas (Renou et al
2008)
Ultrafiltraccedilatildeo
A ultrafiltraccedilatildeo (UF) eacute eficaz para eliminar macromoleacuteculas e pequenas partiacuteculas mas eacute
fortemente dependente do tipo de material que constitui a membrana A UF por ser utilizada
como ferramenta para fracionar mateacuteria orgacircnica e tambeacutem avaliar a massa molecular
predominante de poluentes orgacircnicos Por outro lado testes do permeado da membrana pode
fornecer informaccedilatildeo sobre a recalcitracircncia e a toxicidade das fraccedilotildees permeadas (Renou et
al 2008)
Osmose Inversa
A osmose inversa (OI) parece ser um dos meacutetodos mais promissores e eficiente entre os novos
processos de tratamento de lixiviados No passado vaacuterios estudos realizados tanto em
laboratoacuterio como agrave escala industrial demonstraram elevados desempenhos da OI na
separaccedilatildeo de poluentes de lixiviados No entanto dois problemas foram identificados como
grandes inconvenientes para aplicaccedilatildeo destes processos no tratamento de lixiviados que satildeo
a formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees na membrana (impondo a necessidade de um preacute-tratamento
extensivo ou a limpeza quiacutemica das membranas resultando numa vida curta das membranas e
diminuindo a produtividade do processo) e a geraccedilatildeo de grande volume de concentrado (que
tem de ser descarregado ou ainda tratado) (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
14
245 Tratamentos Eletroquiacutemicos
Nos uacuteltimos anos meacutetodos eletroquiacutemicos foram aplicados no tratamento de mateacuteria orgacircnica
com elevada toxicidade e baixa degrabilidade bioloacutegica Meacutetodos tais como eletrocoagulaccedilatildeo
(EC) oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica e eletro-foto-oxidaccedilatildeo foram frequentemente utilizados no
tratamento de aacuteguas residuais origem tecircxtil e da industria do azeite No tratamento de
lixiviado estes meacutetodos tambeacutem se tornaram importantes Na maioria dos estudos
especialmente o meacutetodo de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica foi estudado com o objetivo de aumentar
a eficiecircncia do meacutetodo testando vaacuterios paracircmetros nomeadamente materiais do acircnodo que
tenham elevada atividade eletrocataliacutetica e elevado potencial de produccedilatildeo de oxigeacutenio ativo
(Atmaca 2009)
ElectrocuagulaccedilatildeoFlotaccedilatildeo
A eletrocoagulaccedilatildeo (EC) eacute uma teacutecnica eletroquiacutemica considerada bastante simples que
requer equipamento baacutesico e que pode reduzir consideravelmente a carga orgacircnica (Ilhan et
al 2008) A EC envolve a produccedilatildeo de coagulantes in situ por aplicaccedilatildeo de uma diferenccedila de
potencial entre os eleacutetrodos atraveacutes de uma fonte de corrente externa levando agrave oxidaccedilatildeo do
acircnodo (Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009) A quantidade de metal dissolvido ou depositado
depende da quantidade de eletricidade que passa atraveacutes da soluccedilatildeo (Liu et al 2010) A
reaccedilatildeo que descreve a oxidaccedilatildeo do metal M de que eacute formado o acircnodo eacute a seguinte
No acircnodo
(1)
No caacutetodo em meio aacutecido pode dar-se a reaccedilatildeo de formaccedilatildeo do H2 por reduccedilatildeo dos prototildees
(reaccedilatildeo 2) ou em meio alcalino por reduccedilatildeo da H2O (reaccedilatildeo 3) Em ambos os casos o pH
aumenta durante a eletroacutelise e os iotildees Fe2+ reagem para formar hidroacutexidos metaacutelicos (reaccedilatildeo
4)
(2)
(3)
(4)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
15
O OH- produzido na reaccedilatildeo 4 causa um aumento do pH durante a eletroacutelise (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Os metais mais usados como acircnodos satildeo o Fe e o Al dando origem respectivamente aos iotildees
Fe2+ e Al3+ que se hidrolizam imediatamente a ferro polimeacuterico ou hidroacutexido de alumiacutenio na
presenccedila de O2 Estes hidroacutexidos polimeacutericos como Fe(H2O)63+ Fe(H2O)5(OH)2+
Fe(H2O)4(OH)2+ Fe2(H2O)8(OH)24+ e Fe2(H2O)6(OH)4
4+ ou Al(OH)2+ Al(OH)2+ Al2(OH)2
4+Al(OH)4minus
Al6(OH)153+ Al7(OH)17
4+ satildeo excelentes agentes coagulantes Os gases envolvidos no eleacutectrodo
podem colapsar e causar flotaccedilatildeo das partiacuteculas coaguladas (Mollah et al 2004 Liu et al
2010)
(5)
(6)
Quando se utilizam acircnodos de ferro Fe(OH)3 precipita a pH superior a 55 (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Os prototildees produzidos nas reaccedilotildees 5 e 6 podem ser diretamente reduzidos a H2 gasoso no
caacutetodo segundo a reaccedilatildeo 7 (Ilhan et al 2008 Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009)
(7)
Em meio aacutecido a pH inferior a 5 eacute dissolvida uma quantidade de acircnodo de ferro maior do
que a esperada pela lei de Faraday devido ao ataque quiacutemico de prototildees (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Principais fatores que influenciam a EC
Densidade de Corrente
A densidade de corrente aplicada eacute importante na EC uma vez que eacute o uacutenico paracircmetro
operacional que pode ser controlado diretamente Neste sistema a densidade de corrente
determina a quantidade de iotildees Al3+ ou Fe2+ que satildeo libertados dos respetivos eleacutetrodos (Chen
2004)
Temperatura
A temperatura tem influecircncia na EC Estudos efetuados sobre a oxidaccedilatildeodissoluccedilatildeo de
acircnodos de Al no intervalo de temperatura de 2 a 90 ordmC concluiacuteram que a eficiecircncia de
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
16
corrente relativa ao acircnodo de Al aumenta rapidamente quando a temperatura da mistura
reacional varia de 2 a 30 ordmC O aumento da temperatura vai acelerar a velocidade de
destruiccedilatildeo da membrana de oacutexido aumentando a eficiecircncia de corrente Poreacutem quando a
temperatura sobe acima de 60 ordmC a eficiecircncia de corrente comeccedila a baixar Neste caso o
volume do coloacuteide Al(OH)3 diminui e os poros formados no acircnodo de Al fecham- se Estes
fatores devem ser responsaacuteveis pela diminuiccedilatildeo da eficiecircncia de corrente (Liu et al 2010
Chen 2004)
pH
O pH da soluccedilatildeo tem um papel importante nos processos de EC (Liu et al 2010) Os efeitos do
pH de misturas reacionais ou de aacuteguas residuais na EC refletem-se na eficiecircncia de corrente e
na solubilidade dos hidroacutexidos de metal formados
Geralmente a eficiecircncia de corrente dos processos de EC com alumiacutenio eacute mais elevada em
condiccedilotildees aacutecidas ou alcalinas do que em condiccedilotildees neutras O desempenho do tratamento
depende da natureza dos poluentes sendo a melhor remoccedilatildeo de poluente obtida a pH
proacuteximo de 7 O consumo de energia eacute no entanto maior a pH neutro devido agrave variaccedilatildeo da
condutividade Para condutividades elevadas o efeito de pH natildeo eacute significativo (Chen 2004)
Na gama de pH 4 ndash 9 formam-se Al(OH)2+ Al(OH)2+ Al2(OH)2
4+ Al(OH)3 e Al13(OH)327+ A
superfiacutecie destes compostos eacute carregada positivamente o que pode levar agrave neutralizaccedilatildeo
eletroquiacutemica por adsorccedilatildeo
A pH gt 10 forma-se maioritariamente Al(OH)4- e o efeito de coagulaccedilatildeo baixa rapidamente A
pH baixo Al3+ eacute o iatildeo maioritaacuterio e natildeo tem efeito coagulante
A evoluccedilatildeo de H2 no caacutetodo iraacute aumentar a concentraccedilatildeo de OH- Assim o pH na soluccedilatildeo
aquosa aumenta quando o pH da aacutegua original estaacute no intervalo 4 ndash 9 No entanto quando o
pH da aacutegua original eacute maior do que 9 o pH da aacutegua tratada iraacute diminuir (Liu et al 2010)
Materiais dos Eleacutetrodo
A Coagulaccedilatildeo Quiacutemica (CQ) e a EC baseiam-se no mesmo fenoacutemeno no qual as partiacuteculas
carregadas em suspensatildeo coloidal satildeo neutralizadas por colisatildeo muacutetua com iotildees de hidroacutexidos
metaacutelicos e aglomerados seguido de sedimentaccedilatildeo e flutuaccedilatildeo A diferenccedila entre EC e CQ eacute
principalmente a forma como o ferro ou alumiacutenio satildeo facultados agrave soluccedilatildeo A EC eacute um
processo que consiste em criar flocos de hidroacutexido metaacutelico por eletrodissoluccedilatildeo de acircnodos
soluacuteveis (Fe ou Al) enquanto que a CQ consiste em hidrolisar sais metaacutelicos de ferro ou
alumiacutenio sendo os sulfatos e os cloretos feacuterricos e de alumiacutenio os mais usados como
coagulantes no tratamento de aacutegua Algumas vantagens da EC relativamente CQ satildeo (Liu et
al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
17
1 Na coagulaccedilatildeo quiacutemica a hidroacutelise de sais metaacutelicos conduz a uma diminuiccedilatildeo do pH
sendo sempre necessaacuterio corrigir o pH do efluente A coagulaccedilatildeo quiacutemica eacute altamente
sensiacutevel agraves variaccedilotildees do pH e uma coagulaccedilatildeo eficaz eacute obtida a pH 6-7 Na
eletrocoagulaccedilatildeo o efeito da neutralizaccedilatildeo torna-se efetivo numa gama ampla de pH
entre 4 e 9
2 Os flocos formados pela EC apesar de similares aos da CQ tendem a ser maiores
contendo menos ligaccedilotildees com a aacutegua sendo resistentes ao aacutecido e muito mais
estaacuteveis A CQ eacute sempre seguida de uma sedimentaccedilatildeo e uma filtraccedilatildeo enquanto que
o processo de EC pode ser seguido pela sedimentaccedilatildeo ou flutuaccedilatildeo naturais As bolhas
de gaacutes produzidas durante a eletroacutelise podem levar os poluentes para a superfiacutecie da
soluccedilatildeo onde podem ser mais facilmente concentrados e removidos
3 As lamas formadas pela EC satildeo facilmente fixaacuteveis e faacuteceis de separar da aacutegua porque
satildeo compostas maioritariamente de oacutexidoshidroacutexidos metaacutelicos Apesar disto esta eacute
uma teacutecnica de baixa produccedilatildeo de lamas
4 O uso de produtos quiacutemicos eacute evitado no processo de EC Assim natildeo eacute preciso
neutralizar o excesso de quiacutemicos e eacute evitada uma poluiccedilatildeo secundaacuteria causada por
substacircncias quiacutemicas que satildeo adicionadas pois na EC apenas se verifica a
solubilizaccedilatildeo dos acircnodos
5 O processo de EC tem a vantagem de tratar o efluente com temperaturas baixas e
baixa turvaccedilatildeo Nestas condiccedilotildees a CQ tem dificuldade em encontrar um resultado
satisfatoacuterio
6 A EC requer equipamento simples e eacute faacutecil de operar
As principais desvantagens da EC satildeo (Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009)
Passivaccedilatildeo do acircnodo pela deposiccedilatildeo de lamas nos eleacutectrodos que pode inibir o
processo eletroliacutetico no modo de operaccedilatildeo contiacutenuo
Altas concentraccedilotildees de iotildees ferro e alumiacutenio no efluente que tecircm que ser removidas
posteriormente
Na Figura 3 apresenta-se um esquema do mecanismo reacional de eletrocoagulaccedilatildeo
eletrofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 3 - Esquema do processo de eletrocoagulaccedilatildeo (adaptado de Mollah et al 2004)
A eletrocoagulaccedilatildeo eacute eficiente na remoccedilatildeo de soacutelidos suspensos bem como oacuteleos e gorduras
Provou-se ser eficaz no tratamento de aacutegua potaacutevel para operaccedilotildees marinhas e mesmo para o
abastecimento de aacutegua para processos industriais (Chen 2004)
Oxidaccedilatildeo Eletroquiacutemica
A oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica tem sido amplamente investigada como um meio eficaz de controlo
de poluiccedilatildeo da aacutegua e no tratamento de aacuteguas residuais Uma vantagem importante da
oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute oxidar poluentes orgacircnicos em CO2 e aacutegua a fim de evitar um
problema de mudanccedila de uma fase para outra dos contaminantes Tambeacutem a operaccedilatildeo a
temperatura ambiente e pressatildeo atmosfeacuterica impede volatilizaccedilatildeo e a descarga dos resiacuteduos
que natildeo satildeo tratados e a reaccedilatildeo pode ser simplesmente terminada (Deng and Englehardt
2007) O processo de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute particularmente interessante uma vez que os
eletrotildees fornecidos permitem uma versaacutetil eficiente facilmente automatizaacutevel e limpa
tecnologia (Panizza et al 2010)
Nos uacuteltimos anos os processos oxidativos avanccedilados (POA) tecircm sido propostos como uma
alternativa eficiente e emergente para o tratamento de efluentes que contecircm poluentes
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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toacutexicos ou refrataacuterios Muitos processos tais como oxidaccedilatildeo de Fenton ozonizaccedilatildeo oxidaccedilatildeo
eletroquiacutemica e os seus processos combinados foram investigados (Zhou et al 2011)
Durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica os poluentes podem ser oxidados quer diretamente como
indiretamente (Deng and Englehardt 2007 Primo et al 2009 Zhang et al 2011) isto eacute no
acircnodo alguns compostos podem ser diretamente oxidados Aleacutem disso reaccedilotildees de oxidaccedilatildeo
podem ocorrer no seio da soluccedilatildeo atraveacutes de espeacutecies oxidantes geradas electroliticamente
Propotildee-se que a degradaccedilatildeo de amoniacuteaco ocorre principalmente devido ao processo de
oxidaccedilatildeo indirecta na presenccedila de iotildees cloreto No entanto a oxidaccedilatildeo de amoniacuteaco pode
levar a formaccedilatildeo de iotildees nitrato (Primo et al 2009)
A Figura 4 ilustra os diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo (Anglaba et al 2009)
Figura 4 - Diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica (a) oxidaccedilatildeo directa e (b) oxidaccedilatildeo indirecta (adaptado de Anglada et al 2009)
Na oxidaccedilatildeo direta os poluentes satildeo destruiacutedos diretamente na superfiacutecie do acircnodo e pode
tomar duas vias diferentes
Conversatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo apenas parcialmente oxidados (reaccedilatildeo
8) podendo ser necessaacuterio um tratamento subsequente
(8)
Combustatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo transformados em aacutegua dioacutexido de
carbono inorgacircnicos e outros componentes (reaccedilatildeo 9)
(9)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
20
Na oxidaccedilatildeo indireta onde um mediador (HClO H2S2O8 HO e outros) eacute eletroquimicamente
gerado para efetuar a oxidaccedilatildeo (Deng and Englehardt 2007 Anglada et al 2009) As reaccedilotildees
responsaacuteveis pela oxidaccedilatildeo indireta durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica satildeo as seguintes (Deng
and Englehardt 2007)
Reaccedilotildees anoacutedicas
(10)
(11)
(12)
Reaccedilotildees no seio da soluccedilatildeo
(13)
(14)
Reaccedilotildees catoacutedicas
(15)
(16)
Eletro-Fenton
Existem sistemas hiacutebridos que consistem em processos de oxidaccedilatildeo diferentes tais como
oxidaccedilatildeo Fenton sendo um meacutetodo frequentemente usado com o objetivo de aumentara
eficiecircncia dos meacutetodos eletroquiacutemicos (Atmaca 2009)
O processo Fenton tem atraiacutedo grande interesse devido agrave sua capacidade de gerar radicais
hidroxilo (HO) atraveacutes da decomposiccedilatildeo de H2O2 por Fe2+ em condiccedilotildees aacutecidas Aleacutem disso
pode ser aplicada a uma vasta gama de poluentes orgacircnicos devido agrave sua simplicidade e
facilidade de aplicaccedilatildeo em condiccedilotildees suaves de temperatura e pressatildeo A eficiecircncia deste
processo pode ser consideravelmente melhorada pela aplicaccedilatildeo de eletricidade para gerar
radicais HO adicionais chamando assim processo eletro-Fenton O processo eletro-Fenton
inclui as vantagens combinadas de eletroquiacutemica e os meacutetodos de tratamento Fenton Este
processo permite a produccedilatildeo de mais radicais HO sendo reforccedilada a oxidaccedilatildeo dos compostos
orgacircnicos Em meio aacutecido o poder oxidante de H2O2 pode ser melhorado com o meacutetodo
eletro-Fenton onde uma pequena quantidade de Fe2+ eacute adicionada como catalisador na
soluccedilatildeo contaminada para gerar HO e Fe3+ das reaccedilotildees de Fenton (Mohajeri et al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 3 ndash Materiais e Meacutetodos
O efluente utilizado neste trabalho foi recolhido agrave entrada do tratamento bioloacutegico numa
ETRS A amostra recolhida foi caraterizada tendo em conta os seguintes paracircmetros CQO
COf soacutelidos totais (ST) soacutelidos suspensos (SS) soacutelidos dissolvidos (SD) azoto amoniacal (N-
NH3) e azoto de Kjeldhal (NTK) Todas as anaacutelises foram efetuadas de acordo com o Standard
Methods encontrando-se as teacutecnicas usadas respectivamente nos anexos 1 a 3 Durante os
ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo forma recolhidas amostras agraves quais foram efetuadas as seguintes
anaacutelises CQO Carbono Orgacircnico Filtrado (COf) Azoto Total (NT) pH e condutividade
Nos pontos seguintes descrevem-se os reagentes os meacutetodos e as teacutecnicas utilizadas ao longo
do trabalho
31 ndash Reagentes
Na Tabela 2 encontram-se listados os reagentes usados para as vaacuterias determinaccedilotildees
analiacuteticas bem como o seu grau de pureza e marca
Tabela 2 ndash Reagentes utilizados na eletrocoagulaccedilatildeo e nos meacutetodos de anaacutelise
Reagentes Grau de Pureza Marca
Ensaios de EC e
determinaccedilotildees COf H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
CQO
K2Cr2O7 99 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
Ag2SO4 985 Carlo Erba
HgSO4 99 Fluka
FeH20N2O14S2 995 Merck
N-NH3 e TKN
NaOH 98 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
H3BO3 998 Panreac
K2SO4 998 AnalaR NORMAPUR
CuSO4 99-1005 Merck
Na2S2O3 1004 AnalaR NORMAPUR
Na2B4O7middot10H2O 995-105 Scharlau
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
22
32 ndash Paracircmetros de Controlo
Todos os paracircmetros de controlo foram determinados de acordo os meacutetodos que se encontram
nos anexos 1 a 3
Carecircncia Quiacutemica de Oxigeacutenio
A CQO foi determinada em todas as amostras apoacutes o ensaio de EC A determinaccedilatildeo foi atraveacutes
do meacutetodo tritrimeacutetrico em refluxo fechado (anexo 1)
O digestor utilizado foi um Spectroquant TR 420 e o titulador automaacutetico foi da Metrohm 876
Dosimat plus
Carbono Orgacircnico filtrado e Azoto total
O COf e o azoto total foram determinados em todas as amostras apoacutes o tratamento de EC
utilizando o equipamento Total Organic Carbon Analyzer da Shimadzu TOC-V CSH O meacutetodo
usado para determinar este paracircmetro foi o meacutetodo da combustatildeo a alta temperatura Antes
de proceder agrave medida do COf no referido aparelho as amostras da EC foram filtradas com
filtros de 1 μm e acidificadas com H2SO4 de forma a atingir pH 3 ndash 4
pH
Mediu-se o pH das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC no equipamento pHmeter
HI 931400
Condutividade
As medidas de condutividade das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC foram
efetuadas com um condutiviacutemetro Mettler Toledo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
23
33 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Apoacutes a caraterizaccedilatildeo inicial das amostras realizaram-se os ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo com
o objetivo de precipitar a mateacuteria suspensa e dissolvida existente no lixiviado Numa
primeira fase de tratamento com EC foram feitos ensaios de otimizaccedilatildeo das condiccedilotildees a
aplicar tendo-se variado primeiro a diferenccedila de potencial aplicada (entre 6 e 12 V)
Verificou-se que natildeo havia uma boa reprodutibilidade das condiccedilotildees experimentais pelo que
se passou a aplicar uma intensidade de corrente constante 25 A apresentando-se nesta
dissertaccedilatildeo apenas estes uacuteltimos resultados Foram realizados ensaios de 3 horas a pH
natural pH 6 e a pH 4 com agitaccedilatildeo (100 rpm) e sem agitaccedilatildeo com diluiccedilatildeo (12) e sem
diluiccedilatildeo A Fabela 3 apresenta um resumo dos ensaios realizados Todos os ensaios foram
repetidos tendo sido efetuados dois a cinco ensaios para cada condiccedilatildeo experimental a
testar e as amostras recolhidas a intervalos de tempo diferentes para inferir da
reprodutibilidade dos resultados experimentais O tratamento foi realizado com acircnodos e
caacutetodos de ferro ambos com aacutereas de 40 cm2 A Figura 5 ilustra o esquema de montagem
experimental usada na EC
Figura 5 - Montagem experimental usada no tratamento de EC Legenda 1 ndash Fonte de alimentaccedilatildeo
2 ndash Eleacutetrodos de ferro 3 ndash Ceacutelula contendo o lixiviado 4 ndash Agitador magneacutetico 5 ndash Placa de agitaccedilatildeo
0000
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
24
Tabela 3 ndash Resumo das vaacuterias condiccedilotildees aplicadas ao longo dos ensaios realizados com uma intensidade
de corrente aplicada de 25 A
Diluiccedilatildeo Agitaccedilatildeo pH inicial
11
sem 4
sem 6
sem natural (83)
Com (100 rpm) natural (8hellip)
12 sem natural (83)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
25
Capiacutetulo 4 ndash Resultados e Discussatildeo
Este capiacutetulo encontra-se dividido em duas partes a primeira onde satildeo apresentados os
resultados obtidos nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo das amostras de lixiviado e a segunda
que conteacutem caacutelculos relacionados com remoccedilotildees especiacuteficas de carga orgacircnica por consumo
de ferro e de energia eleacutetrica
As amostras utilizadas neste estudo foram obtidas no aterro sanitaacuterio da Resistrela na
Capinha Concelho do Fundatildeo As amostras foram recolhidas no tanque de equalizaccedilatildeo agrave
entrada do tratamento bioloacutegico aiacute existente em Fevereiro de 2012 Nas Tabelas 4 e 5
apresentam-se os resultados obtidos na caracterizaccedilatildeo da amostra recolhida Para a
determinaccedilatildeo da CQO e do COf foram ensaiadas diferentes diluiccedilotildees tendo-se verificado que
as mais adequadas eram respetivamente 150 e 1200 Esta eacute uma amostra tiacutepica de um
lixiviado novo dada a sua CQO
Tabela 4 ndash Resultados de CQO e COf obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Diluiccedilatildeo CQO CQO mg O2L-1 Diluiccedilatildeo COf COf mgL-1
150 17622
1100 7196
125 17517
120 17515 1200 7310
110 10325
Tabela 5 ndash Resultados de condutividade pH ST SS SD azoto amoniacal e azoto total de Kjeldahl
obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Condutividade (15 ordmC) mscm-1 pH STgL-1 SSgL-1 SDgL-1 N-NH3
mgL-1
NTK
mgL-1
294 837 2370 115 2270 4485 5141
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
26
41 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Nesta secccedilatildeo encontram-se os resultados obtidos para as diferentes condiccedilotildees experimentais
ensaiadas tal como se encontra descrito na Tabela 3 Tal como jaacute foi referido anteriormente
todos os ensaios aqui apresentados foram realizados a uma intensidade de corrente aplicada
de 25 A
Cada uma das diferentes condiccedilotildees experimentais ensaiadas for repetida uma ou vaacuterias
vezes Para evitar grandes variaccedilotildees no volume dos ensaios e em simultacircneo haver
determinaccedilotildees da CQO a intervalos de tempos reduzidos as amostras em cada uma das
repeticcedilotildees foram recolhidas a tempos diferentes Deste modo por vezes para um
determinado tempo temos apenas um valor do paracircmetro em estudo ao qual continuamos a
chamar incorretamente ldquomeacutediardquo e para o qual consequentemente natildeo existe desvio
padratildeo A esses valores meacutedios da CQO foram ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau Na realidade
em alguns dos casos o ajuste de uma exponencial ou equaccedilatildeo do 2ordm grau podia ter sido
conseguido com resultados igualmente bons Contudo por razotildees de consistecircncia foram
sempre ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau
Para os outros paracircmetros de anaacutelise usados neste estudo COf NT pH e condutividade as
determinaccedilotildees natildeo foram tatildeo exaustivas apesar de terem sido calculadas sempre para mais
do que um ensaio Contudo seratildeo apresentados apenas os resultados para o ensaio em que
foram recolhidas mais amostras e que portanto apresenta um maior nuacutemero de resultados
411 ndash Amostras sem diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC agraves amostras de lixiviado sem diluiccedilatildeo a pH inicial natural com
e sem agitaccedilatildeo e a pH 6 e pH 4 sem agitaccedilatildeo Nas duas sub-secccedilotildees seguintes apresentam-
se respetivamente os resultados obtidos para a variaccedilatildeo ao longo do tempo da CQO e dos
restantes paracircmetros controlados COf NT condutividade e pH
4111 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo da CQO
Ensaios a pH natural sem agitaccedilatildeo
Realizaram-se 6 ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo de forma a determinar a evoluccedilatildeo
da CQO ao longo do tempo de ensaio Os resultados obtidos encontram-se na Tabela 6 e na
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
27
Figura 6 que tambeacutem contecircm informaccedilatildeo relativa agrave meacutedia e ao desvio padratildeo para os
resultados obtidos nos diferentes ensaios
Tabela 6 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo com a
respetiva meacutedia e desvio padratildeo
CQO g O2L
-1
t min A B C D E F Meacutedia DP
0 1851 1758 1866 1717 1775 1799 1794 057
10 1737
1683
1710 038
20 1701 1647
1674 038
30 1571
1522
1546 035
40 1593 1465 1499
1519 066
50 1411
1411
60 1350 1336
1328 1286 1331 1326 024
80 1278 1199 1300
1259 053
100 1244 1074
938
1085 153
120 1109 951 996
823 955 967 103
130
993
993
140
796 798
797 002
150
787 724
756 045
160
783 669
726 080
170
794 722
758 051
180
697 707 584 727 679 064
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
28
Figura 6 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo para as amostras recolhidas no ensaio de EC a pH natural
sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios A a F realizados
Consultando a Tabela 6 podemos concluir que em meacutedia para as 3 h de ensaio foram
removidos cerca de 11 g O2L-1 o que corresponde a uma remoccedilatildeo de CQO de 62
A anaacutelise da Figura 6 permite verificar que para o tempo de 180 minutos se comeccedila a verificar
a tendecircncia para a formaccedilatildeo de um patamar na curva ajustada aos dados experimentais o que
significa que se estaacute perto de se atingir o maacuteximo de remoccedilatildeo de CQO com uma eficiecircncia
energeacutetica aceitaacutevel
Ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo
Nos 4 ensaios de EC realizados a pH natural com agitaccedilatildeo (100 rpm) cujos resultados de CQO
se encontram na Tabela 7 e na Figura 7 verifica-se tal como no caso anterior uma boa
reprodutibilidade dos resultados A curva ajustada agrave meacutedia dos resultados apresenta uma
clara tendecircncia para formar um patamar a tempo inferior ao verificado no ensaio sem
agitaccedilatildeo Este facto traduz-se numa remoccedilatildeo de CQO menor que foi aqui de apenas 36 ao
fim de 3 h
Nestes ensaios pretendia-se minimizar problemas de passivaccedilatildeo do eleacutetrodo aumentando a
eficiecircncia EC Poreacutem a remoccedilatildeo da CQO foi menor provavelmente porque a agitaccedilatildeo
destruiacutea os flocos formados
y = 5E-07x3 - 4E-05x2 - 0071x + 17896 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
A
B
C
D
E
F
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 7 ndash Resultados da variaccedilatildeo da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC
realizados a pH natural com agitaccedilatildeo
CQO g O2L-1
t min G H I J Meacutedia DP
0 1736 1817 1845 1698 1774 069
10
1800
1592 1696 147
30
1645
1529 1587 082
40 1601
1429 1515 121
60
1523 1445
1484 055
80 1381
1262 1321 084
100
1341
1212 1276 091
120 1218
1229
1224
130 1213
1125 1169 062
140 1236 1270
1253
150 1094
1087 1090
160 1086 1150
1118
170 1138 1193
1166
180 1138 1264 1196 965 1141 128
Figura 7 ndash Valores da CQO das amostras recolhidas ao longo do tempo nos ensaios de EC realizados a pH
natural com agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
y = 3E-07x3 + 8E-05x2 - 00603x + 17635 Rsup2 = 097
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
G
H
I
J
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Ensaios a pH 6 sem agitaccedilatildeo
Para os 4 ensaios de EC realizadas a pH inicial 6 sem agitaccedilatildeo cujos resultados da CQO para
as amostras recolhidas se encontram na Tabela 8 e Figura 8 o pH da amostra foi ajustado
com H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC
Mais uma vez foi obtido o ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos resultados experimentais
com uma boa correlaccedilatildeo observando-se a formaccedilatildeo de um patamar para tempos superiores a
160 min A remoccedilatildeo total de CQO nas 3 h de ensaios foi de 64 ligeiramente superior ao
valor observando para o ensaio em que natildeo foi efetuada correccedilatildeo ao pH inicial da suspensatildeo
Tabela 8 ndash Resultados de CQO obtidos para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a pH 6
sem agitaccedilatildeo bem como a meacutedia e o desvio padratildeo para esses resultados
CQO g O2L
-1
t min K L M N Meacutedia DP
0 1758 1758 1848 1758 1780 045
10 1726
1758
1742 023
30
1544 1567 1555 016
40
1379
1379
60 1119
1206 1242 1189 063
80
986
1099 1043 081
100 810
904
857 066
120
831
826 828 003
130
721
721
140 647 683 733
687 043
150 624 691 719
678 049
160 628 591 731
650 073
170 630 595 707
644 057
180 635 598 689 607 632 041
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 8 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo par os diferentes ensaios de EC realizados a pH 6 sem
agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
Ensaios a pH 4 sem agitaccedilatildeo
Foram realizados 3 ensaios de EC a pH inicial 4 tendo-se efetuado a correccedilatildeo ao pH com
H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC Os resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO nos
diferentes ensaios encontram-se na Tabela 9 e na Figura 9 A meacutedia e o desvio padratildeo
apresentados na tabela foram calculados apenas com dois dos ensaios O e P uma vez que os
resultados obtidos no ensaio Q se afastam muito dos obtidos nos outros ensaios tal como se
pode verificar na Figura 9 Este resultado diferente ainda que com um andamento idecircntico
deve estar relacionado com algum erro experimental cometido
Uma equaccedilatildeo do 3ordm grau tambeacutem se ajusta com uma boa correlaccedilatildeo agrave meacutedia dos resultados
experimentais obtidos apresentando uma espeacutecie de patamar inicial para aleacutem do jaacute
habitual patamar final O andamento inicial da curva deve estar relacionado com a formaccedilatildeo
no iniacutecio do ensaio de partiacuteculas muito finas que vatildeo posteriormente dar origem aos
agregados que sedimentam Estas partiacuteculas finas levam mais tempo a sedimentar e
ldquocontaminamrdquo com mais facilidade as amostras recolhidas para a determinaccedilatildeo da CQO
dando origem a valores mais elevados
No cocircmputo geral a remoccedilatildeo da CQO foi inferior agrave dos outros ensaios realizados sem
agitaccedilatildeo tendo sido de 53
y = 1E-06x3 + 6E-05x2 - 01082x + 18182 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
K
L
M
N
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 9 ndash Resultados da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC realizados a pH 4
sem agitaccedilatildeo
CQO mg L-1
t min O P Q Meacutedia DP
0 1466 1342 1448 1404 067
10
1361 1491 1361 092
30
1363 1532 1363 120
40
1384
60
1074
1074
80 1071
1293 1071 157
100
813 1180 813 259
120 731
1062 731 234
130 679
679
140 721 635 1132 678 265
150 590 682
636 065
160 586 641 889 613 162
170 604 634
619 022
180 494 574 920 534 227
Figura 9 ndash Valores da CQO para as amostras recolhidas ao longo do tempo de EC para o ensaio realizado
a pH 4 sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia dos ensaios O e P
y = 2E-06x3 - 00006x2 - 00205x + 14095 Rsup2 = 098
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
O
P
Q
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
33
4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade
e pH
Na Tabela 10 e na Figura 10 encontram-se os resultados obtidos para as variaccedilotildees de COf e de
NT nos ensaios realizados a pH natural sem e com agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo As
remoccedilotildees globais de COf para as diferentes condiccedilotildees experimentais apresentam posiccedilotildees
relativas semelhantes agraves observadas para a CQO o que eacute explicado pelo facto da remoccedilatildeo da
carga orgacircnica nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo se dar essencialmente por
floculaccedilatildeocoagulaccedilatildeo com apenas uma reduzida remoccedilatildeo de carga orgacircnica por oxidaccedilatildeo
anoacutedica
Quanto agraves remoccedilotildees de azoto total satildeo bastante mais reduzidas e com um padratildeo idecircntico ao
observado pelo COf e pela CQO Esta menor remoccedilatildeo do NT pode estar relacionada com o
facto do azoto total englobar diferentes formas de azoto e o processo de EC poder ser mais
adequado para a remoccedilatildeo de algumas das formas
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH independentemente do seu valor inicial observa-se um aumento ao
longo dos ensaios sendo o valor final do pH das suspensotildees ao fim de 3 h de
aproximadamente 13 Esta subida do pH estaacute relacionada com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que
estatildeo na base da formaccedilatildeo de flocos e que iraacute levar agrave remoccedilatildeo da carga orgacircnica da
suspensatildeo
Em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo da condutividade ao longo dos ensaios observam-se que ao longo dos
ensaios realizados a diferentes condiccedilotildees experimentais sucessivos aumentos e reduccedilotildees
Estes periacuteodos devem estar relacionados respetivamente com fases de maior formaccedilatildeo de
hidroacutexidos com elevada condutividade com fases de formaccedilatildeo de flocos e consequente
precipitaccedilatildeo e reduccedilatildeo de condutividade
Tabela 10 - Remoccedilotildees de COf e de NT obtidas nos ensaios de EC a pH natural sem e com
agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo
Remoccedilatildeo COf NT
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 60 37
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo 100 rpm 50 28
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo 70 43
2611 - pH 4 - s agitaccedilatildeo 57 33
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
34
Figura 10 ndash Variaccedilatildeo da COf e NT relativos no tempo para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a)
pH natural sem agitaccedilatildeo b) pH 6 sem agitaccedilatildeo c) pH 4 sem agitaccedilatildeo d) pH natural com agitaccedilatildeo
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
Tempo minutos
pH natural com agitaccedilatildeo
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH natural
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempominutos
pH 6
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH 4
COf NT
a) b)
c) d)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
35
Figura 11 ndash Valores da condutividade e do pH para as amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC
realizados sem agitaccedilatildeo a) pH natural b) pH 6 e c) pH 4
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12 com o objetivo de estudar o
efeito da diluiccedilatildeo sobre a eficiecircncia do meacutetodo Na Tabela 11 e na Figura 12 encontram-se os
resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo de ensaio para os dois testes
realizados bem como a meacutedia e o desvio padratildeo dos dados recolhidos Observa-se uma
grande dispersatildeo de resultados na parte final do ensaio apoacutes 2 h que se traduz num
coeficiente de correlaccedilatildeo da equaccedilatildeo de 3ordf ordem ajustada aos dados experimentais pior
que os anteriores Para este resultado tambeacutem teraacute contribuiacutedo o facto de apenas se terem
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 6
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 4
Cond
pH
pH
a) b)
c)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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realizado 2 ensaios Tal como nos casos anteriores observou-se a tendecircncia para a formaccedilatildeo
de um patamar na curva ajustada para tempos superiores a 2 h
Apesar da remoccedilatildeo da CQO ter sido de cerca de 72 valor mais elevado do que nos ensaios
sem diluiccedilatildeo note-se que a remoccedilatildeo absoluta de CQO for muito inferior tendo sido cerca de
6 g Lmdash1 quando nos casos anteriores se tinham observado valores superiores a 11 g Lmdash1
Tabela 11 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
CQO g O2L
-1
t min R S Meacutedia DP
0 785 900 843 081
10
866 866
30 601 669 635 049
60
538 538
100 379 449 414 050
120 293
293
130 270
270
140 281 350 315 049
150 201 346 273 102
160 200 360 280 114
170 197 382 290 131
180 162 314 238 108
Figura 12 ndash Variaccedilatildeo da CQO das amostras recolhidas ao longo da EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
y = -8E-08x3 + 00002x2 - 00704x + 8727 Rsup2 = 098
00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
R
S
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
37
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH ao longo dos ensaios (Figura 13) foi idecircntica agrave dos ensaios sem
diluiccedilatildeo ie aumentou durante o ensaio ateacute atingir o valor de aproximadamente 13 e
mantendo-se nesse valor ateacute ao fim do ensaio A variaccedilatildeo da condutividade (Figura 13)
apresentou tambeacutem um comportamento semelhante ao dos ensaios sem diluiccedilatildeo embora com
variaccedilotildees menos bruscas o que eacute normal pois a concentraccedilatildeo de poluentes existentes e
hidroacutexidos formados estaacute reduzida a metade
Figura 13 ndash Variaccedilatildeo da condutividade e do pH ao longo EC realizado a pH natural com diluiccedilatildeo de 12
sem agitaccedilatildeo
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados
Na Figura 14 comparam-se as remoccedilotildees relativas de CQO de COf e de NT para os ensaios
realizados a diferentes valores de pH inicial sem agitaccedilatildeo Verifica-se que as maiores
remoccedilotildees de CQO foram obtidas para pH inicial natural e 6 A este uacuteltimo pH tambeacutem se
observaram as maiores remoccedilotildees absolutas de COf e de TN
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural com diluiccedilatildeo
Cond pH
pH
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 14 - Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e NT obtidas apoacutes 3h de tratamento de EC a pH
inicial natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo
Quando se comparam os ensaios realizados a pH natural com e sem agitaccedilatildeo (Figura 15)
observam-se remoccedilotildees absolutas de CQO de COf e de NT superiores para o ensaio realizado
sem agitaccedilatildeo Efetivamente a agitaccedilatildeo parece natildeo favorecer a formaccedilatildeo dos flocos ou
mesmo provocar a sua desagregaccedilatildeo
Aparentemente o facto de diluir o lixiviado original antes de efetuar o ensaio de
eletrocoagulaccedilatildeo tambeacutem natildeo introduz alteraccedilotildees positivas nos resultados pois a diluiccedilatildeo
leva a que as remoccedilotildees absolutas dos paracircmetros em anaacutelise decresccedilam significativamente
(Figura 16) O efeito da concentraccedilatildeo parece ser de extrema importacircncia sendo que quando
a concentraccedilatildeo eacute superior se devem formar flocos com massa criacutetica para sedimentarem com
maior facilidade
Na Figura 17 faz-se uma anaacutelise da remoccedilatildeo absoluta da CQO nas diferentes horas de ensaio
para os testes realizados a diferentes valores de pH inicial com e sem agitaccedilatildeo Verifica-se
que
A pH natural sem agitaccedilatildeo a remoccedilatildeo da CQO eacute a mais regular ao longo do tempo
Para os ensaios realizados a pH inicial 4 e 6 a remoccedilatildeo para a 3ordf hora eacute bastante
inferior agraves remoccedilotildees obtidas para as duas primeiras horas
Nos ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo a remoccedilatildeo durante a 3ordf hora eacute
miacutenima natildeo se justificando o prolongamento do ensaio para aleacutem de 2 h
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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verificamos uma remoccedilatildeo mais elevada da CQO na primeira hora de ensaio a pH 6 sem
agitaccedilatildeo Relativamente agrave segunda hora natildeo se verifica diferenccedilas significativas No entanto
na 3ordf hora verifica-se uma maior remoccedilatildeo no ensaio a pH natural sem agitaccedilatildeo
Figura 15 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC a pH inicial
natural com e sem agitaccedilatildeo
Figura 16 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC realizada a pH
inicial natural com e sem diluiccedilatildeo da amostra inicial
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 11 - pH natural - c agitaccedilatildeo 100 rpm
X0-X
CQO
COf
NT
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 12 - pH natural - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
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Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
45
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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1
Capiacutetulo 1 ndash Introduccedilatildeo e Objetivos
O tratamento de resiacuteduos soacutelidos urbanos tornou-se problema seacuterio devido ao aumento da
populaccedilatildeo mundial e a alteraccedilotildees nos haacutebitos de consumo O aterro sanitaacuterio eacute um dos
meacutetodos mais usados em todo o mundo para a gestatildeo dos resiacuteduos soacutelidos urbanos Durante ou
apoacutes a operaccedilatildeo do aterro sanitaacuterio satildeo produzidos lixiviados devido agrave humidade dos resiacuteduos
no local a reaccedilotildees quiacutemicas e fiacutesicas de eliminaccedilatildeo de resiacuteduos agrave percolaccedilatildeo da aacutegua das
chuvas e ao aumento do niacutevel da aacutegua subterracircnea (Veli et al 2008) A necessidade de tratar
estes lixiviados eacute premente uma vez que os lixiviados possuem quantidades de compostos
orgacircnicos e refrataacuterios elevadas Este facto conduz a uma baixa biodegrabilidade e
consequentemente agrave fraca eficaacutecia do tratamento bioloacutegico no tratamento destes lixiviados
nas Estaccedilotildees de Tratamento de Aacuteguas Lixiviantes (ETAL) Desta forma a necessidade de
implementar preacute-tratamentos eou poacutes-tratamentos que complementem os tratamentos
bioloacutegicos tornou-se cada vez mais importante
O objetivo deste trabalho consistiu em estudar a aplicaccedilatildeo da eletrocoagulaccedilatildeo para a
reduccedilatildeo da carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterios Para atingir este objetivo foram
colhidas amostras nos lixiviados do aterro sanitaacuterio da Resiestrela na Capinha Concelho do
Fundatildeo que foram submetidas ao processo eletroquiacutemico de eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro tendo-se testado diferentes condiccedilotildees experimentais
O trabalho realizado aqui descrito encontra-se organizado em quatro partes distintas O
Capiacutetulo 2 onde depois de uma breve descriccedilatildeo da complexidade dos lixiviados se apresenta
o estado da arte dos principais processos usados no tratamento dos lixiviados de aterros
sanitaacuterios dando-se especial ecircnfase agraves teacutecnicas eletroquiacutemicas e em particular aos
processos de eletrocoagulaccedilatildeoeletrofloculaccedilatildeo
No Capiacutetulo 3 listam-se os reagentes e descrevem-se as principais teacutecnicas de anaacutelise usadas
para o controlo dos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo embora a descriccedilatildeo detalhada das teacutecnicas
esteja nos Anexos Neste capiacutetulo apresentam-se tambeacutem descriccedilotildees dos ensaios de
eletrocoagulaccedilatildeo e das diferentes condiccedilotildees experimentais testadas
No Capiacutetulo 4 apresentam-se os resultados experimentais para os ensaios realizados que satildeo
tambeacutem aqui comentados tirando-se algumas conclusotildees Contudo as principais conclusotildees
estatildeo no Capiacutetulo 5 onde tambeacutem se indicam algumas previsotildees para trabalho futuro
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
2
Capiacutetulo 2 ndash Fundamentos Teoacutericos
Agrave medida que se verifica o desenvolvimento das sociedades e consequentemente a melhoria
da qualidade de vida dos habitantes acumulam-se enormes quantidades de resiacuteduos
principalmente nos grandes centros urbanos Desta forma torna-se necessaacuterio criar poliacuteticas
de gestatildeo de resiacuteduos soacutelidos traccedilando alternativas de eliminaccedilatildeo ou ateacute mesmo de
reutilizaccedilatildeo destes resiacuteduos soacutelidos Neste capiacutetulo seratildeo introduzidos alguns conceitos
relacionados com os resiacuteduos soacutelidos urbanos nomeadamente sobre os aterros sanitaacuterios e os
principais processos para tratar os lixiviados formados nesses aterros
21 Resiacuteduos Soacutelidos Urbanos
Na legislaccedilatildeo portuguesa as poliacuteticas de gestatildeo dos resiacuteduos soacutelidos contendo alternativas de
eliminaccedilatildeo ou ateacute mesmo de reutilizaccedilatildeo destes resiacuteduos soacutelidos em Portugal estatildeo contidas
no Decreto-Lei nordm 1782006 de 5 de Setembro Por reutilizaccedilatildeo entende-se a reintroduccedilatildeo
sem alteraccedilotildees significativas de substacircncias objetos ou produtos nos circuitos de produccedilatildeo
ou de consumo de forma a evitar a produccedilatildeo de resiacuteduos
O Decreto-Lei nordm 1832009 de 10 de Agosto estabelece o regime juriacutedico da disposiccedilatildeo de
resiacuteduos em aterro os requisitos gerais a observar na conceccedilatildeo construccedilatildeo exploraccedilatildeo
encerramento e poacutes-encerramento de aterros incluindo caracteriacutesticas teacutecnicas especiacuteficas
para cada classe de aterros Descrevem-se em seguida as principais caracteriacutesticas das
diferentes classes de resiacuteduos de acordo com o referido Decreto-Lei
Resiacuteduo hospitalar ndash resiacuteduo resultante de atividades meacutedicas desenvolvidas em unidades de
prestaccedilatildeo de cuidados de sauacutede em atividades de prevenccedilatildeo diagnoacutestico tratamento
reabilitaccedilatildeo e investigaccedilatildeo relacionada com seres humanos ou animais em farmaacutecias em
atividades meacutedico-legais de ensino e em quaisquer outras que envolvam procedimentos
invasivos tais como acupunctura piercings e tatuagens
Resiacuteduo industrial ndash resiacuteduo gerado em processos produtivos industriais bem como o que
resulte das atividades de produccedilatildeo e distribuiccedilatildeo de eletricidade gaacutes e aacutegua
Resiacuteduo inerte ndash resiacuteduo que natildeo sofre transformaccedilotildees fiacutesicas quiacutemicas ou bioloacutegicas
importantes e em consequecircncia natildeo pode ser soluacutevel nem inflamaacutevel nem ter qualquer
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
3
outro tipo de reaccedilatildeo fiacutesica ou quiacutemica e natildeo pode ser biodegradaacutevel nem afetar
negativamente outras substacircncias com as quais entre em contacto de forma susceptiacutevel de
aumentar a poluiccedilatildeo do ambiente ou prejudicar a sauacutede humana e cujos lixiviabilidade total
conteuacutedo poluente e ecotoxicidade do lixiviado satildeo insignificantes e em especial natildeo potildeem
em perigo a qualidade das aacuteguas superficiais e ou subterracircneas
Resiacuteduo perigoso ndash resiacuteduo que apresente pelo menos uma caracteriacutestica de perigosidade
para a sauacutede ou para o ambiente nomeadamente os identificados como tal na Lista Europeia
de Resiacuteduos
Resiacuteduo urbano ndash resiacuteduo proveniente de habitaccedilotildees bem como outro resiacuteduo que pela sua
natureza ou composiccedilatildeo seja semelhante ao resiacuteduo proveniente de habitaccedilotildees
Os resiacuteduos soacutelidos urbanos (RSU) vulgarmente designados por lixo constituem um dos
problemas das sociedades modernas Para aleacutem da degradaccedilatildeo da paisagem a deposiccedilatildeo
inadequada dos resiacuteduos soacutelidos apresenta vaacuterios aspetos negativos de que se destacam
- poluiccedilatildeo dos terrenos e recursos aquiacuteferos subterracircneos por lixiviaccedilatildeo de substacircncias toacutexicas
presentes nos resiacuteduos em particular as que natildeo sofrem biodegradaccedilatildeo e que se podem
acumular nas cadeias alimentares
- dispersatildeo do ldquolixordquo devido a condiccedilotildees meteoroloacutegicas
- libertaccedilatildeo de metano proveniente da biodegradaccedilatildeo que pode contribuir para o efeito de
estufa eou dar origem a explosotildees e incecircndios
- incineraccedilatildeo fortuita na lixeira que pode levar agrave libertaccedilatildeo de gases toacutexicos para a
atmosfera
Na Figura 1 apresenta-se um esquema de tratamento de resiacuteduos soacutelidos numa Estaccedilatildeo de
Tratamento de Resiacuteduos Soacutelidos (ETRS) que mostra o destino final apoacutes vaacuterias operaccedilotildees de
tratamento dos resiacuteduos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
4
Figura 1 - Esquema de tratamento de resiacuteduos soacutelidos numa ETRS1
22 Aterros Sanitaacuterios
O crescimento da populaccedilatildeo e o aumento de materiais de consumo tecircm originado quantidades
cada vez maiores de resiacuteduos soacutelidos urbanos Assim a deposiccedilatildeo em aterro sanitaacuterio torna-se
importante para lidar com os resiacuteduos soacutelidos gerados (Bashir et al 2009)
Segundo o Decreto-Lei nordm 1832009 de 10 de Agosto entende-se por aterro a instalaccedilatildeo de
eliminaccedilatildeo de resiacuteduos atraveacutes da sua deposiccedilatildeo acima ou abaixo da superfiacutecie natural
incluindo
i) As instalaccedilotildees de eliminaccedilatildeo internas considerando-se como tal os aterros onde o
produtor de resiacuteduos efetua a sua proacutepria eliminaccedilatildeo de resiacuteduos no local de produccedilatildeo
ii) Uma instalaccedilatildeo permanente considerando-se como tal a que tiver uma vida uacutetil
superior a um ano usada para armazenagem temporaacuteria
A disposiccedilatildeo final de resiacuteduos soacutelidos urbanos e industriais em aterro sanitaacuterio continua a ser
um meacutetodo amplamente aceite e utilizado principalmente devido agraves suas vantagens
econoacutemicas (Renou et al 2008 Pi et al 2009 Guo et al 2010 Panizza et al 2010
Orkun and Kuleyin 2010 Li et al 2011) Estudos comparativos entre os diversos meios
possiacuteveis de eliminaccedilatildeo dos resiacuteduos soacutelidos urbanos (aterros incineraccedilatildeo compostagem etc)
tecircm mostrado que o processo mais barato em termos de exploraccedilatildeo e de custos de capital eacute
1 httpwwwliporptuploadLiporficheirosPlano20EstratC3A9gico_2007_20016pdf (acedido em 19-6-2012)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
5
a deposiccedilatildeo em aterro (Renou et al 2008 Panizza et al 2010) Aleacutem disso o aterro
minimiza inconvenientes ambientais e permite decompor os resiacuteduos sob condiccedilotildees
controladas ateacute agrave sua eventual transformaccedilatildeo em materiais relativamente inertes eou
material estabilizados (Renou et al 2008)
Figura 2 ndash Corte esquemaacutetico de um aterro sanitaacuterio2
Apoacutes a deposiccedilatildeo em aterro os resiacuteduos soacutelidos sofrem alteraccedilotildees bioloacutegicas e fisico-
quiacutemicas Consequentemente a degradaccedilatildeo da fraccedilatildeo orgacircnica dos resiacuteduos em combinaccedilatildeo
com a aacutegua da chuva por percolaccedilatildeo leva agrave formaccedilatildeo de um liacutequido altamente contaminado
chamado ldquolixiviadordquo (Guo et al 2010) cuja infiltraccedilatildeo pode levar agrave contaminaccedilatildeo dos solos
e eventualmente agrave das aacuteguas subterracircneas (Veli et al 2008)
2 httpwwwreciclotecaorgbrDefaultaspID=7ampEditoria=2ampSubEditoria=3ampVer=1 (acedido em 19-6-2012)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
6
23 Lixiviados de aterros sanitaacuterios
Os lixiviados de aterros sanitaacuterios satildeo definidos como efluentes aquosos gerados como
consequecircncia da percolaccedilatildeo da chuva atraveacutes dos resiacuteduos soacutelidos Contecircm um grande nuacutemero
de compostos alguns dos quais podem causar problemas na sauacutede humana e na natureza
quando libertados no ambiente natural nomeadamente poluentes orgacircnicos azoto
amoniacal sais inorgacircnicos metais pesados e compostos xenobioacuteticos (Renou et al 2008
Bashir et al 2009 Panizza et al 2010 Aziz et al 2010) A sua composiccedilatildeo quiacutemica pode
ser afetada por vaacuterios fatores como a idade do aterro a precipitaccedilatildeo sazonal e a origem dos
resiacuteduos (Panizza et al 2010) Assim a composiccedilatildeo do lixiviado e a concentraccedilatildeo de
contaminantes depende da composiccedilatildeo dos resiacuteduos soacutelidos depositados no aterro e da sua
idade Geralmente os aterros satildeo classificados como ldquojovemrdquo para menos de 5 anos ldquomeia
idaderdquo para 5-10 anos ldquovelhordquo para mais 10 anos (Veli et al 2008 Panizza et al 2010) Em
geral os lixiviados dos aterros ldquojovensrdquo possuem cargas poluentes muito mais elevadas do
que os ldquovelhosrdquo (Bashir et al 2010) embora estes uacuteltimos tenham uma biodegrabilidade
inferior (Zhao et al 2010a)
As caracteriacutesticas de um lixiviado podem ser representadas por paracircmetros baacutesicos
nomeadamente carecircncia quiacutemica de oxigeacutenio (CQO) carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio (CBO)
BODCQO pH soacutelidos suspensos (SS) azoto de Kjeldahl (NTK) azoto amoniacal e metais
pesados (Renou et al 2008) Na tabela 1 apresentam-se as caracteriacutesticas tiacutepicas de
lixiviados jovens e velhos
Face agraves composiccedilotildees apresentadas por estes dois tipos de lixiviados eacute crucial o seu
tratamento uma vez que lixiviados natildeo tratados podem permear os solos poluindo-os
misturar-se com aacuteguas subterracircneas e superficiais tornando-as inadequadas para fins
humanos ou mesmo desaconselhando a sua utilizaccedilatildeo para qualquer outro fim (Zhao et al
2010b)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 1 ndash Caracteriacutesticas tiacutepicas de lixiviado (Deng and Englehardt 2007)
Lixiviado
Jovem (lt 1-2 anos) Velho (gt 5-10 anos)
pH 6 66 ndash 75
CQO (mgL) 3000 - 60000 100 ndash 500
CBO5CQO 06 ndash 10 0 ndash 03
COT (mgL) 1500 - 20000 80 ndash 160
TSS (mgL) 200 ndash 2000 100 - 400
N-NH3 (mgL) 10 - 800 20 ndash 40
N-Orgacircnico (mgL) 10 ndash 800 80 - 120
Ca2+ (mgL) 200 - 3000 100 ndash 400
Mg2+ (mgL) 50 ndash 15000 50 - 200
SO42- (mgL) 50 - 1000 20 ndash 50
Cl- (mgL) 200 - 3000 100 - 400
24 Tratamento de Lixiviados
Os meacutetodos existentes para o tratamento de lixiviados de aterros sanitaacuterios podem ser
classificados como quiacutemicos fiacutesicos ou bioloacutegicos Os meacutetodos fiacutesicos mais utilizados satildeo o
arejamente e a filtraccedilatildeo por membranas A coagulaccedilatildeo-floculaccedilatildeo a precipitaccedilatildeo quiacutemica e
os meacutetodos de oxidaccedilatildeo quiacutemica ou eletroquiacutemica encontram-se entre os meacutetodos quiacutemicos
mais usados (Guo et al 2010) Descrevem-se em seguida alguns dos meacutetodos disponiacuteveis
para o tratamento deste tipo de lixiviados
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
8
241 Transferecircncia de Lixiviados
A transferecircncia de lixiviados para sistemas de tratamento de esgoto domeacutestico e a reciclagem
do lixiviado ao aterro satildeo dois sistemas usados para a resoluccedilatildeo do problema colocado pela
existecircncia das aacuteguas lixiviantes
Tratamento combinado com esgoto domeacutestico
Haacute alguns anos este tratamento era comum no tratamento de lixiviado devido agrave sua
manutenccedilatildeo faacutecil e ao reduzido custo de operaccedilatildeo Poreacutem esta opccedilatildeo tem sido posta em
causa devido agrave presenccedila de compostos orgacircnicos inibitoacuterios com baixa biodegrabilidade e agrave
presenccedila de metais pesados no lixiviado o que reduz a eficiecircncia do tratamento e conduz a
um aumento da concentraccedilatildeo destes constituintes no efluente Um argumento a favor deste
tratamento alternativo eacute o facto de natildeo ser necessaacuterio adicionar foacutesforo e azoto uma vez
que o primeiro se encontra no esgoto domeacutestico e o segundo no lixiviado (Renou et al 2008)
Reciclagem
A reciclagem do lixiviado tem sido utilizada nos uacuteltimos dez anos visto ser uma das opccedilotildees
disponiacuteveis menos cara Um dos benefiacutecios desta teacutecnica eacute o facto do aumento de
recirculaccedilatildeo de lixiviado aumentar o teor de humidade num sistema de reator controlado e
promover a distribuiccedilatildeo de nutrientes e enzimas Desta forma natildeo soacute aumenta a qualidade do
lixiviado como tambeacutem diminui o tempo necessaacuterio agrave estabilizaccedilatildeo de vaacuterias deacutecadas para 2 a
3 anos (Renou et al 2008)
242 Tratamento Bioloacutegico
Devido agrave sua fiabilidade simplicidade e razatildeo custo-eficiecircncia elevada o tratamento
bioloacutegico eacute o mais comum no tratamento da maior parte dos lixiviados contendo altas
concentraccedilotildees de BOD A biodegradaccedilatildeo eacute realizada por microrganismos que podem degradar
os compostos orgacircnicos obtendo-se dioacutexido de carbono em condiccedilotildees aeroacutebias e biogaacutes (uma
mistura que conteacutem essencialmente CO2 e CH4) em condiccedilotildees anaeroacutebias (Renou et al
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
9
2008) No entanto este meacutetodo pode ser aplicado apenas no tratamento de lixiviados jovens
uma vez que aiacute a concentraccedilatildeo de metais pesados eacute baixa a reduzida biodegrabilidade dos
outros tipos de lixiviados impede que este processo seja efetivo (Zhao et al 2010a)
Tratamento Aeroacutebio
O tratamento aeroacutebio deve permitir uma reduccedilatildeo parcial de poluentes orgacircnicos
biodegradaacuteveis e tambeacutem deve conduzir agrave nitrificaccedilatildeo do azoto amoniacal Os processos
bioloacutegicos aeroacutebios baseados no crescimento de biomassa suspensa tais como lagoas
arejadas lamas ativadas e reatores descontiacutenuos sequenciais (SBR) tecircm sido amplamente
estudados e aplicados (Renou et al 2008)
As lagoas arejadas satildeo geralmente vistas como um meacutetodo eficaz para a remoccedilatildeo de agentes
patogeacutenicos compostos orgacircnicos e inorgacircnicos e de custos de operaccedilatildeo e manutenccedilatildeo
reduzidos Estes atributos fazem delas escolhas populares para o tratamento de aacuteguas
residuais (Renou et al 2008)
O processo de lamas ativadas eacute muito aplicado como tratamento de aacuteguas residuais e como
co-tratamento de lixiviados e esgoto No entanto nas ultimas deacutecadas este meacutetodo mostrou
ser insuficiente para lidar com lixiviados de aterros sanitaacuterios apesar de poder ser eficiente
na remoccedilatildeo de carbono orgacircnico nutrientes e teor de azoto apresenta demasiadas
desvantagens tais como (Renou et al 2008)
sedimentaccedilatildeo inadequada e necessidade de mais arejamento
alto custo energeacutetico e produccedilatildeo de lamas
inibiccedilatildeo microbiana devido agrave elevada concentraccedilatildeo de azoto amoniacal
O sistema SBR eacute adequado para os processos nitrificaccedilatildeo e desnitrificaccedilatildeo uma vez que
fornece um regime de exploraccedilatildeo compatiacutevel com a oxidaccedilatildeo do carbono orgacircnico e a
nitrificaccedilatildeo A grande flexibilidade deste processo eacute particularmente importante quando se
considera o tratamento de lixiviados com um elevado grau de variabilidade em termos de
qualidade e quantidade (Renou et al 2008)
Tratametno Anaeroacutebio
O tratamento anaeroacutebio eacute adequado para tratar efluentes de elevada carga orgacircnica tais
como lixiviados de aterros jovens Contrariamente aos processos aeroacutebios a digestatildeo
anaeroacutebia conserva energia e produz muito poucos soacutelidos embora as velocidades de reaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
10
sejam baixas Aleacutem disso eacute possiacutevel utilizar o metano produzido para aquecer o digestor que
trabalha geralmente a 35 ordmC (Wiszniowski et al 2006 Renou et al 2008) Podem ser
utilizados diferentes reatores tais como filtros anaeroacutebios reactores descontiacutenuos
sequenciais anaeroacutebios (SBRA) (Wiszniowski et al 2006)
As principais vantagens deste processo satildeo (Wiszniowski et al 2006)
a elevada eficiecircncia na remoccedilatildeo de substrato (gt 90 de BOD)
ser necessaacuterio um teor reduzido de foacutesforo como nutriente para o crescimento das
bacteacuterias anaeroacutebias
uma produccedilatildeo reduzida de lamas
um baixo consumo energeacutetico
a produccedilatildeo de biogaacutes que pode ser reaproveitada
As principais desvantagens residem (Wiszniowski et al 2006)
nos metais pesados podem dificultar a digestatildeo
na toxicidade do amoniacuteaco e na dificuldade em eliminaacute-lo
no facto de ser sensiacutevel a alteraccedilotildees de pH e de temperatura
243 Tratamentos Fiacutesico-Quiacutemicos
Coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
A coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo tem sido utilizada para remoccedilatildeo de CQO cor turbidez e SS (Bashir
et al 2009) Pode ser utilizada com sucesso no tratamento de lixiviados de aterros velhos Eacute
muito usada como um preacute-tratamento para a osmose inversa ou o tratamento bioloacutegico ou
como um passo de tratamento de polimento final a fim de remover mateacuteria orgacircnica natildeo
biodegradaacutevel O sulfato de alumiacutenio o sulfato ferroso e o sulfato-cloro feacuterrico tem sido os
coagulantes mais usados embora possam ser usados poliacutemeros sinteacuteticos e biofloculantes
Existem trabalhos publicados da accedilatildeo de biofloculantes em comparaccedilatildeo com os coagulantes
inorgacircnicos tradicionais para a diminuiccedilatildeo de aacutecidos huacutemicos (Renou et al 2008)
Vaacuterios estudos tecircm sido relatados na anaacutelise de coagulaccedilatildeo-floculaccedilatildeo para o tratamento de
lixiviados visando a otimizaccedilatildeo do processo ou seja a seleccedilatildeo do coagulante mais
apropriado a identificaccedilatildeo das melhores condiccedilotildees experimentais e a avaliaccedilatildeo do pH oacutetimo
Poreacutem este tratamento apresenta desvantagens como a produccedilatildeo de lamas consistentes e o
aumento da concentraccedilatildeo de alumiacutenio ou ferro na fase liacutequida (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
11
Precipitaccedilatildeo Quiacutemica
A precipitaccedilatildeo quiacutemica tem sido muito utilizada como preacute-tratamento com o objetivo de
remover o azoto amoniacal Alguns estudos confirmaram que o desempenho do processo de
lamas ativadas poderia ser significativamente afetado por uma elevada concentraccedilatildeo de
azoto amoniacal pois a remoccedilatildeo de CQO diminui de 95 para 79 quando a concentraccedilatildeo de
azoto amoniacal no efluente aumenta de 50 para 800 mg L-1 (Renou et al 2008) Nestes
casos a precipitaccedilatildeo quiacutemica pode ser usada para aumentar o rendimento dos processos
bioloacutegicos
Adsorccedilatildeo
A adsorccedilatildeo de poluentes em carbono ativado em colunas ou na forma de poacute proporciona
uma melhor reduccedilatildeo dos niacuteveis de CQO bastante melhor que a resultante do uso de meacutetodos
quiacutemicos qualquer que seja a concentraccedilatildeo da mateacuteria orgacircnica A principal desvantagem
deste meacutetodo eacute a necessidade de regeneraccedilatildeo frequente das colunas ou em alternativa um
consumo elevado de carvatildeo ativado em poacute
A adsorccedilatildeo por carvatildeo ativado tem sido utilizado juntamente como o tratamento bioloacutegico
para o tratamento eficaz de lixiviado de aterro Os compostos natildeo biodegradaacuteveis a CQO
inerte e a cor podem ser reduzidas por este processo a niacuteveis aceitaacuteveis para lixiviados
tratados biologicamente (Renou et al 2008)
Air stripping
O esgotamento de soluccedilotildees eacute o meacutetodo mais comum para eliminar elevadas concentraccedilotildees de
azoto amoniacal no tratamento de aacuteguas residuais Por norma encontram-se niacuteveis elevados
de azoto amoniacal nos lixiviados e este meacutetodo pode ser bem sucedido para a eliminaccedilatildeo
deste poluente Para que este meacutetodo seja eficiente eacute necessaacuterio usar valores de pH elevados
e tratar o gaacutes libertado com H2SO4 ou HCl No entanto este meacutetodo apresenta alguns
inconvenientes nomeadamente o NH3 que eacute libertado para a atmosfera podendo causar um
grave problema de poluiccedilatildeo se o amoniacuteaco natildeo for bem absorvido nas soluccedilotildees de H2SO4 ou
HCl Outros problemas na torre de extraccedilatildeo satildeo causados pelo carbonato de caacutelcio utilizado
no ajuste do pH e a formaccedilatildeo de espumas o que impotildee a utilizaccedilatildeo de torres de extraccedilatildeo
grande (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
12
Oxidaccedilatildeo Quiacutemica
A oxidaccedilatildeo quiacutemica eacute um meacutetodo que pode ser usado para o tratamento de efluentes
contendo compostos refrataacuterios como os lixiviados Recentemente tem-se verificado um
interesse crescente em processos apelidados de processos oxidativos avanccedilados (POA) (Renou
et al 2008) A maioria deles com excepccedilatildeo da ozonizaccedilatildeo simples que utiliza apenas O3 usa
uma combinaccedilatildeo de oxidantes fortes tais como O3 e H2O2 irradiaccedilatildeo ultravioleta ultrasons
ou feixe de eletrotildees e catalisadores (iotildees metaacutelicos de transiccedilatildeo ou fotocalisadores) tais
como iotildees de ferro (oxidaccedilatildeo de Fenton) e TiO2 (Renou et al 2008 Vilar et al 2011 Cortez
et al 2011) No entanto verificam-se alguns inconvenientes na aplicaccedilatildeo de POAs dos quais
se destacam os consumos elevados de energia eleacutetrica e a necessidade de doses elevadas de
oxidante para ocorrer a mineralizaccedilatildeo completa dos poluentes tornando os processos
economicamente caros (Renou et al 2008 Wiszniowski et al 2006)
244 Tratamento por Membranas
A microfiltraccedilatildeo a nanofiltraccedilatildeo a ultrafiltraccedilatildeo e a osmose inversa satildeo os principais
processos de membrana aplicados no tratamento de lixiviado de aterros sanitaacuterios (Renou et
al 2008)
Microfiltraccedilatildeo
A microfiltraccedilatildeo eacute eficaz na remoccedilatildeo de coloides e de material em suspensatildeo Poreacutem natildeo
pode ser utilizado sozinho sendo usado como um preacute-tratamento de outro processo de
membranas como ultrafiltraccedilatildeo nanofiltraccedilatildeo e osmose inversa (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
13
Nanofiltraccedilatildeo
A tecnologia de nanofiltraccedilatildeo tem uma abordagem versaacutetil para alcanccedilar vaacuterios objetivos da
qualidade da aacutegua tais como controle de contaminantes orgacircnicos inorgacircnicos e
microbianos As membranas de nanofiltraccedilatildeo estudadas normalmente satildeo feitas de filmes
polimeacutericos com um cut-off molecular entre 200 e 2000 Da A alta taxa de rejeiccedilatildeo de iotildees
sulfatos e de mateacuteria orgacircnica dissolvida juntamente com a baixa rejeiccedilatildeo de cloreto de
soacutedio reduz o volume do concentrado Poreacutem a aplicaccedilatildeo bem sucedida desta tecnologia
requer um controlo eficaz das incrustaccedilotildees da membrana Na realidade um grande gama de
constituintes podem contribuir para a formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees na membrana como
substacircncias orgacircnicas e inorgacircnicas dissolvidas partiacuteculas coloidais e suspensas (Renou et al
2008)
Ultrafiltraccedilatildeo
A ultrafiltraccedilatildeo (UF) eacute eficaz para eliminar macromoleacuteculas e pequenas partiacuteculas mas eacute
fortemente dependente do tipo de material que constitui a membrana A UF por ser utilizada
como ferramenta para fracionar mateacuteria orgacircnica e tambeacutem avaliar a massa molecular
predominante de poluentes orgacircnicos Por outro lado testes do permeado da membrana pode
fornecer informaccedilatildeo sobre a recalcitracircncia e a toxicidade das fraccedilotildees permeadas (Renou et
al 2008)
Osmose Inversa
A osmose inversa (OI) parece ser um dos meacutetodos mais promissores e eficiente entre os novos
processos de tratamento de lixiviados No passado vaacuterios estudos realizados tanto em
laboratoacuterio como agrave escala industrial demonstraram elevados desempenhos da OI na
separaccedilatildeo de poluentes de lixiviados No entanto dois problemas foram identificados como
grandes inconvenientes para aplicaccedilatildeo destes processos no tratamento de lixiviados que satildeo
a formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees na membrana (impondo a necessidade de um preacute-tratamento
extensivo ou a limpeza quiacutemica das membranas resultando numa vida curta das membranas e
diminuindo a produtividade do processo) e a geraccedilatildeo de grande volume de concentrado (que
tem de ser descarregado ou ainda tratado) (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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245 Tratamentos Eletroquiacutemicos
Nos uacuteltimos anos meacutetodos eletroquiacutemicos foram aplicados no tratamento de mateacuteria orgacircnica
com elevada toxicidade e baixa degrabilidade bioloacutegica Meacutetodos tais como eletrocoagulaccedilatildeo
(EC) oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica e eletro-foto-oxidaccedilatildeo foram frequentemente utilizados no
tratamento de aacuteguas residuais origem tecircxtil e da industria do azeite No tratamento de
lixiviado estes meacutetodos tambeacutem se tornaram importantes Na maioria dos estudos
especialmente o meacutetodo de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica foi estudado com o objetivo de aumentar
a eficiecircncia do meacutetodo testando vaacuterios paracircmetros nomeadamente materiais do acircnodo que
tenham elevada atividade eletrocataliacutetica e elevado potencial de produccedilatildeo de oxigeacutenio ativo
(Atmaca 2009)
ElectrocuagulaccedilatildeoFlotaccedilatildeo
A eletrocoagulaccedilatildeo (EC) eacute uma teacutecnica eletroquiacutemica considerada bastante simples que
requer equipamento baacutesico e que pode reduzir consideravelmente a carga orgacircnica (Ilhan et
al 2008) A EC envolve a produccedilatildeo de coagulantes in situ por aplicaccedilatildeo de uma diferenccedila de
potencial entre os eleacutetrodos atraveacutes de uma fonte de corrente externa levando agrave oxidaccedilatildeo do
acircnodo (Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009) A quantidade de metal dissolvido ou depositado
depende da quantidade de eletricidade que passa atraveacutes da soluccedilatildeo (Liu et al 2010) A
reaccedilatildeo que descreve a oxidaccedilatildeo do metal M de que eacute formado o acircnodo eacute a seguinte
No acircnodo
(1)
No caacutetodo em meio aacutecido pode dar-se a reaccedilatildeo de formaccedilatildeo do H2 por reduccedilatildeo dos prototildees
(reaccedilatildeo 2) ou em meio alcalino por reduccedilatildeo da H2O (reaccedilatildeo 3) Em ambos os casos o pH
aumenta durante a eletroacutelise e os iotildees Fe2+ reagem para formar hidroacutexidos metaacutelicos (reaccedilatildeo
4)
(2)
(3)
(4)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
15
O OH- produzido na reaccedilatildeo 4 causa um aumento do pH durante a eletroacutelise (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Os metais mais usados como acircnodos satildeo o Fe e o Al dando origem respectivamente aos iotildees
Fe2+ e Al3+ que se hidrolizam imediatamente a ferro polimeacuterico ou hidroacutexido de alumiacutenio na
presenccedila de O2 Estes hidroacutexidos polimeacutericos como Fe(H2O)63+ Fe(H2O)5(OH)2+
Fe(H2O)4(OH)2+ Fe2(H2O)8(OH)24+ e Fe2(H2O)6(OH)4
4+ ou Al(OH)2+ Al(OH)2+ Al2(OH)2
4+Al(OH)4minus
Al6(OH)153+ Al7(OH)17
4+ satildeo excelentes agentes coagulantes Os gases envolvidos no eleacutectrodo
podem colapsar e causar flotaccedilatildeo das partiacuteculas coaguladas (Mollah et al 2004 Liu et al
2010)
(5)
(6)
Quando se utilizam acircnodos de ferro Fe(OH)3 precipita a pH superior a 55 (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Os prototildees produzidos nas reaccedilotildees 5 e 6 podem ser diretamente reduzidos a H2 gasoso no
caacutetodo segundo a reaccedilatildeo 7 (Ilhan et al 2008 Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009)
(7)
Em meio aacutecido a pH inferior a 5 eacute dissolvida uma quantidade de acircnodo de ferro maior do
que a esperada pela lei de Faraday devido ao ataque quiacutemico de prototildees (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Principais fatores que influenciam a EC
Densidade de Corrente
A densidade de corrente aplicada eacute importante na EC uma vez que eacute o uacutenico paracircmetro
operacional que pode ser controlado diretamente Neste sistema a densidade de corrente
determina a quantidade de iotildees Al3+ ou Fe2+ que satildeo libertados dos respetivos eleacutetrodos (Chen
2004)
Temperatura
A temperatura tem influecircncia na EC Estudos efetuados sobre a oxidaccedilatildeodissoluccedilatildeo de
acircnodos de Al no intervalo de temperatura de 2 a 90 ordmC concluiacuteram que a eficiecircncia de
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
16
corrente relativa ao acircnodo de Al aumenta rapidamente quando a temperatura da mistura
reacional varia de 2 a 30 ordmC O aumento da temperatura vai acelerar a velocidade de
destruiccedilatildeo da membrana de oacutexido aumentando a eficiecircncia de corrente Poreacutem quando a
temperatura sobe acima de 60 ordmC a eficiecircncia de corrente comeccedila a baixar Neste caso o
volume do coloacuteide Al(OH)3 diminui e os poros formados no acircnodo de Al fecham- se Estes
fatores devem ser responsaacuteveis pela diminuiccedilatildeo da eficiecircncia de corrente (Liu et al 2010
Chen 2004)
pH
O pH da soluccedilatildeo tem um papel importante nos processos de EC (Liu et al 2010) Os efeitos do
pH de misturas reacionais ou de aacuteguas residuais na EC refletem-se na eficiecircncia de corrente e
na solubilidade dos hidroacutexidos de metal formados
Geralmente a eficiecircncia de corrente dos processos de EC com alumiacutenio eacute mais elevada em
condiccedilotildees aacutecidas ou alcalinas do que em condiccedilotildees neutras O desempenho do tratamento
depende da natureza dos poluentes sendo a melhor remoccedilatildeo de poluente obtida a pH
proacuteximo de 7 O consumo de energia eacute no entanto maior a pH neutro devido agrave variaccedilatildeo da
condutividade Para condutividades elevadas o efeito de pH natildeo eacute significativo (Chen 2004)
Na gama de pH 4 ndash 9 formam-se Al(OH)2+ Al(OH)2+ Al2(OH)2
4+ Al(OH)3 e Al13(OH)327+ A
superfiacutecie destes compostos eacute carregada positivamente o que pode levar agrave neutralizaccedilatildeo
eletroquiacutemica por adsorccedilatildeo
A pH gt 10 forma-se maioritariamente Al(OH)4- e o efeito de coagulaccedilatildeo baixa rapidamente A
pH baixo Al3+ eacute o iatildeo maioritaacuterio e natildeo tem efeito coagulante
A evoluccedilatildeo de H2 no caacutetodo iraacute aumentar a concentraccedilatildeo de OH- Assim o pH na soluccedilatildeo
aquosa aumenta quando o pH da aacutegua original estaacute no intervalo 4 ndash 9 No entanto quando o
pH da aacutegua original eacute maior do que 9 o pH da aacutegua tratada iraacute diminuir (Liu et al 2010)
Materiais dos Eleacutetrodo
A Coagulaccedilatildeo Quiacutemica (CQ) e a EC baseiam-se no mesmo fenoacutemeno no qual as partiacuteculas
carregadas em suspensatildeo coloidal satildeo neutralizadas por colisatildeo muacutetua com iotildees de hidroacutexidos
metaacutelicos e aglomerados seguido de sedimentaccedilatildeo e flutuaccedilatildeo A diferenccedila entre EC e CQ eacute
principalmente a forma como o ferro ou alumiacutenio satildeo facultados agrave soluccedilatildeo A EC eacute um
processo que consiste em criar flocos de hidroacutexido metaacutelico por eletrodissoluccedilatildeo de acircnodos
soluacuteveis (Fe ou Al) enquanto que a CQ consiste em hidrolisar sais metaacutelicos de ferro ou
alumiacutenio sendo os sulfatos e os cloretos feacuterricos e de alumiacutenio os mais usados como
coagulantes no tratamento de aacutegua Algumas vantagens da EC relativamente CQ satildeo (Liu et
al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
17
1 Na coagulaccedilatildeo quiacutemica a hidroacutelise de sais metaacutelicos conduz a uma diminuiccedilatildeo do pH
sendo sempre necessaacuterio corrigir o pH do efluente A coagulaccedilatildeo quiacutemica eacute altamente
sensiacutevel agraves variaccedilotildees do pH e uma coagulaccedilatildeo eficaz eacute obtida a pH 6-7 Na
eletrocoagulaccedilatildeo o efeito da neutralizaccedilatildeo torna-se efetivo numa gama ampla de pH
entre 4 e 9
2 Os flocos formados pela EC apesar de similares aos da CQ tendem a ser maiores
contendo menos ligaccedilotildees com a aacutegua sendo resistentes ao aacutecido e muito mais
estaacuteveis A CQ eacute sempre seguida de uma sedimentaccedilatildeo e uma filtraccedilatildeo enquanto que
o processo de EC pode ser seguido pela sedimentaccedilatildeo ou flutuaccedilatildeo naturais As bolhas
de gaacutes produzidas durante a eletroacutelise podem levar os poluentes para a superfiacutecie da
soluccedilatildeo onde podem ser mais facilmente concentrados e removidos
3 As lamas formadas pela EC satildeo facilmente fixaacuteveis e faacuteceis de separar da aacutegua porque
satildeo compostas maioritariamente de oacutexidoshidroacutexidos metaacutelicos Apesar disto esta eacute
uma teacutecnica de baixa produccedilatildeo de lamas
4 O uso de produtos quiacutemicos eacute evitado no processo de EC Assim natildeo eacute preciso
neutralizar o excesso de quiacutemicos e eacute evitada uma poluiccedilatildeo secundaacuteria causada por
substacircncias quiacutemicas que satildeo adicionadas pois na EC apenas se verifica a
solubilizaccedilatildeo dos acircnodos
5 O processo de EC tem a vantagem de tratar o efluente com temperaturas baixas e
baixa turvaccedilatildeo Nestas condiccedilotildees a CQ tem dificuldade em encontrar um resultado
satisfatoacuterio
6 A EC requer equipamento simples e eacute faacutecil de operar
As principais desvantagens da EC satildeo (Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009)
Passivaccedilatildeo do acircnodo pela deposiccedilatildeo de lamas nos eleacutectrodos que pode inibir o
processo eletroliacutetico no modo de operaccedilatildeo contiacutenuo
Altas concentraccedilotildees de iotildees ferro e alumiacutenio no efluente que tecircm que ser removidas
posteriormente
Na Figura 3 apresenta-se um esquema do mecanismo reacional de eletrocoagulaccedilatildeo
eletrofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 3 - Esquema do processo de eletrocoagulaccedilatildeo (adaptado de Mollah et al 2004)
A eletrocoagulaccedilatildeo eacute eficiente na remoccedilatildeo de soacutelidos suspensos bem como oacuteleos e gorduras
Provou-se ser eficaz no tratamento de aacutegua potaacutevel para operaccedilotildees marinhas e mesmo para o
abastecimento de aacutegua para processos industriais (Chen 2004)
Oxidaccedilatildeo Eletroquiacutemica
A oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica tem sido amplamente investigada como um meio eficaz de controlo
de poluiccedilatildeo da aacutegua e no tratamento de aacuteguas residuais Uma vantagem importante da
oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute oxidar poluentes orgacircnicos em CO2 e aacutegua a fim de evitar um
problema de mudanccedila de uma fase para outra dos contaminantes Tambeacutem a operaccedilatildeo a
temperatura ambiente e pressatildeo atmosfeacuterica impede volatilizaccedilatildeo e a descarga dos resiacuteduos
que natildeo satildeo tratados e a reaccedilatildeo pode ser simplesmente terminada (Deng and Englehardt
2007) O processo de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute particularmente interessante uma vez que os
eletrotildees fornecidos permitem uma versaacutetil eficiente facilmente automatizaacutevel e limpa
tecnologia (Panizza et al 2010)
Nos uacuteltimos anos os processos oxidativos avanccedilados (POA) tecircm sido propostos como uma
alternativa eficiente e emergente para o tratamento de efluentes que contecircm poluentes
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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toacutexicos ou refrataacuterios Muitos processos tais como oxidaccedilatildeo de Fenton ozonizaccedilatildeo oxidaccedilatildeo
eletroquiacutemica e os seus processos combinados foram investigados (Zhou et al 2011)
Durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica os poluentes podem ser oxidados quer diretamente como
indiretamente (Deng and Englehardt 2007 Primo et al 2009 Zhang et al 2011) isto eacute no
acircnodo alguns compostos podem ser diretamente oxidados Aleacutem disso reaccedilotildees de oxidaccedilatildeo
podem ocorrer no seio da soluccedilatildeo atraveacutes de espeacutecies oxidantes geradas electroliticamente
Propotildee-se que a degradaccedilatildeo de amoniacuteaco ocorre principalmente devido ao processo de
oxidaccedilatildeo indirecta na presenccedila de iotildees cloreto No entanto a oxidaccedilatildeo de amoniacuteaco pode
levar a formaccedilatildeo de iotildees nitrato (Primo et al 2009)
A Figura 4 ilustra os diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo (Anglaba et al 2009)
Figura 4 - Diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica (a) oxidaccedilatildeo directa e (b) oxidaccedilatildeo indirecta (adaptado de Anglada et al 2009)
Na oxidaccedilatildeo direta os poluentes satildeo destruiacutedos diretamente na superfiacutecie do acircnodo e pode
tomar duas vias diferentes
Conversatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo apenas parcialmente oxidados (reaccedilatildeo
8) podendo ser necessaacuterio um tratamento subsequente
(8)
Combustatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo transformados em aacutegua dioacutexido de
carbono inorgacircnicos e outros componentes (reaccedilatildeo 9)
(9)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
20
Na oxidaccedilatildeo indireta onde um mediador (HClO H2S2O8 HO e outros) eacute eletroquimicamente
gerado para efetuar a oxidaccedilatildeo (Deng and Englehardt 2007 Anglada et al 2009) As reaccedilotildees
responsaacuteveis pela oxidaccedilatildeo indireta durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica satildeo as seguintes (Deng
and Englehardt 2007)
Reaccedilotildees anoacutedicas
(10)
(11)
(12)
Reaccedilotildees no seio da soluccedilatildeo
(13)
(14)
Reaccedilotildees catoacutedicas
(15)
(16)
Eletro-Fenton
Existem sistemas hiacutebridos que consistem em processos de oxidaccedilatildeo diferentes tais como
oxidaccedilatildeo Fenton sendo um meacutetodo frequentemente usado com o objetivo de aumentara
eficiecircncia dos meacutetodos eletroquiacutemicos (Atmaca 2009)
O processo Fenton tem atraiacutedo grande interesse devido agrave sua capacidade de gerar radicais
hidroxilo (HO) atraveacutes da decomposiccedilatildeo de H2O2 por Fe2+ em condiccedilotildees aacutecidas Aleacutem disso
pode ser aplicada a uma vasta gama de poluentes orgacircnicos devido agrave sua simplicidade e
facilidade de aplicaccedilatildeo em condiccedilotildees suaves de temperatura e pressatildeo A eficiecircncia deste
processo pode ser consideravelmente melhorada pela aplicaccedilatildeo de eletricidade para gerar
radicais HO adicionais chamando assim processo eletro-Fenton O processo eletro-Fenton
inclui as vantagens combinadas de eletroquiacutemica e os meacutetodos de tratamento Fenton Este
processo permite a produccedilatildeo de mais radicais HO sendo reforccedilada a oxidaccedilatildeo dos compostos
orgacircnicos Em meio aacutecido o poder oxidante de H2O2 pode ser melhorado com o meacutetodo
eletro-Fenton onde uma pequena quantidade de Fe2+ eacute adicionada como catalisador na
soluccedilatildeo contaminada para gerar HO e Fe3+ das reaccedilotildees de Fenton (Mohajeri et al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
21
Capiacutetulo 3 ndash Materiais e Meacutetodos
O efluente utilizado neste trabalho foi recolhido agrave entrada do tratamento bioloacutegico numa
ETRS A amostra recolhida foi caraterizada tendo em conta os seguintes paracircmetros CQO
COf soacutelidos totais (ST) soacutelidos suspensos (SS) soacutelidos dissolvidos (SD) azoto amoniacal (N-
NH3) e azoto de Kjeldhal (NTK) Todas as anaacutelises foram efetuadas de acordo com o Standard
Methods encontrando-se as teacutecnicas usadas respectivamente nos anexos 1 a 3 Durante os
ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo forma recolhidas amostras agraves quais foram efetuadas as seguintes
anaacutelises CQO Carbono Orgacircnico Filtrado (COf) Azoto Total (NT) pH e condutividade
Nos pontos seguintes descrevem-se os reagentes os meacutetodos e as teacutecnicas utilizadas ao longo
do trabalho
31 ndash Reagentes
Na Tabela 2 encontram-se listados os reagentes usados para as vaacuterias determinaccedilotildees
analiacuteticas bem como o seu grau de pureza e marca
Tabela 2 ndash Reagentes utilizados na eletrocoagulaccedilatildeo e nos meacutetodos de anaacutelise
Reagentes Grau de Pureza Marca
Ensaios de EC e
determinaccedilotildees COf H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
CQO
K2Cr2O7 99 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
Ag2SO4 985 Carlo Erba
HgSO4 99 Fluka
FeH20N2O14S2 995 Merck
N-NH3 e TKN
NaOH 98 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
H3BO3 998 Panreac
K2SO4 998 AnalaR NORMAPUR
CuSO4 99-1005 Merck
Na2S2O3 1004 AnalaR NORMAPUR
Na2B4O7middot10H2O 995-105 Scharlau
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
22
32 ndash Paracircmetros de Controlo
Todos os paracircmetros de controlo foram determinados de acordo os meacutetodos que se encontram
nos anexos 1 a 3
Carecircncia Quiacutemica de Oxigeacutenio
A CQO foi determinada em todas as amostras apoacutes o ensaio de EC A determinaccedilatildeo foi atraveacutes
do meacutetodo tritrimeacutetrico em refluxo fechado (anexo 1)
O digestor utilizado foi um Spectroquant TR 420 e o titulador automaacutetico foi da Metrohm 876
Dosimat plus
Carbono Orgacircnico filtrado e Azoto total
O COf e o azoto total foram determinados em todas as amostras apoacutes o tratamento de EC
utilizando o equipamento Total Organic Carbon Analyzer da Shimadzu TOC-V CSH O meacutetodo
usado para determinar este paracircmetro foi o meacutetodo da combustatildeo a alta temperatura Antes
de proceder agrave medida do COf no referido aparelho as amostras da EC foram filtradas com
filtros de 1 μm e acidificadas com H2SO4 de forma a atingir pH 3 ndash 4
pH
Mediu-se o pH das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC no equipamento pHmeter
HI 931400
Condutividade
As medidas de condutividade das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC foram
efetuadas com um condutiviacutemetro Mettler Toledo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
23
33 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Apoacutes a caraterizaccedilatildeo inicial das amostras realizaram-se os ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo com
o objetivo de precipitar a mateacuteria suspensa e dissolvida existente no lixiviado Numa
primeira fase de tratamento com EC foram feitos ensaios de otimizaccedilatildeo das condiccedilotildees a
aplicar tendo-se variado primeiro a diferenccedila de potencial aplicada (entre 6 e 12 V)
Verificou-se que natildeo havia uma boa reprodutibilidade das condiccedilotildees experimentais pelo que
se passou a aplicar uma intensidade de corrente constante 25 A apresentando-se nesta
dissertaccedilatildeo apenas estes uacuteltimos resultados Foram realizados ensaios de 3 horas a pH
natural pH 6 e a pH 4 com agitaccedilatildeo (100 rpm) e sem agitaccedilatildeo com diluiccedilatildeo (12) e sem
diluiccedilatildeo A Fabela 3 apresenta um resumo dos ensaios realizados Todos os ensaios foram
repetidos tendo sido efetuados dois a cinco ensaios para cada condiccedilatildeo experimental a
testar e as amostras recolhidas a intervalos de tempo diferentes para inferir da
reprodutibilidade dos resultados experimentais O tratamento foi realizado com acircnodos e
caacutetodos de ferro ambos com aacutereas de 40 cm2 A Figura 5 ilustra o esquema de montagem
experimental usada na EC
Figura 5 - Montagem experimental usada no tratamento de EC Legenda 1 ndash Fonte de alimentaccedilatildeo
2 ndash Eleacutetrodos de ferro 3 ndash Ceacutelula contendo o lixiviado 4 ndash Agitador magneacutetico 5 ndash Placa de agitaccedilatildeo
0000
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
24
Tabela 3 ndash Resumo das vaacuterias condiccedilotildees aplicadas ao longo dos ensaios realizados com uma intensidade
de corrente aplicada de 25 A
Diluiccedilatildeo Agitaccedilatildeo pH inicial
11
sem 4
sem 6
sem natural (83)
Com (100 rpm) natural (8hellip)
12 sem natural (83)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
25
Capiacutetulo 4 ndash Resultados e Discussatildeo
Este capiacutetulo encontra-se dividido em duas partes a primeira onde satildeo apresentados os
resultados obtidos nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo das amostras de lixiviado e a segunda
que conteacutem caacutelculos relacionados com remoccedilotildees especiacuteficas de carga orgacircnica por consumo
de ferro e de energia eleacutetrica
As amostras utilizadas neste estudo foram obtidas no aterro sanitaacuterio da Resistrela na
Capinha Concelho do Fundatildeo As amostras foram recolhidas no tanque de equalizaccedilatildeo agrave
entrada do tratamento bioloacutegico aiacute existente em Fevereiro de 2012 Nas Tabelas 4 e 5
apresentam-se os resultados obtidos na caracterizaccedilatildeo da amostra recolhida Para a
determinaccedilatildeo da CQO e do COf foram ensaiadas diferentes diluiccedilotildees tendo-se verificado que
as mais adequadas eram respetivamente 150 e 1200 Esta eacute uma amostra tiacutepica de um
lixiviado novo dada a sua CQO
Tabela 4 ndash Resultados de CQO e COf obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Diluiccedilatildeo CQO CQO mg O2L-1 Diluiccedilatildeo COf COf mgL-1
150 17622
1100 7196
125 17517
120 17515 1200 7310
110 10325
Tabela 5 ndash Resultados de condutividade pH ST SS SD azoto amoniacal e azoto total de Kjeldahl
obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Condutividade (15 ordmC) mscm-1 pH STgL-1 SSgL-1 SDgL-1 N-NH3
mgL-1
NTK
mgL-1
294 837 2370 115 2270 4485 5141
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
26
41 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Nesta secccedilatildeo encontram-se os resultados obtidos para as diferentes condiccedilotildees experimentais
ensaiadas tal como se encontra descrito na Tabela 3 Tal como jaacute foi referido anteriormente
todos os ensaios aqui apresentados foram realizados a uma intensidade de corrente aplicada
de 25 A
Cada uma das diferentes condiccedilotildees experimentais ensaiadas for repetida uma ou vaacuterias
vezes Para evitar grandes variaccedilotildees no volume dos ensaios e em simultacircneo haver
determinaccedilotildees da CQO a intervalos de tempos reduzidos as amostras em cada uma das
repeticcedilotildees foram recolhidas a tempos diferentes Deste modo por vezes para um
determinado tempo temos apenas um valor do paracircmetro em estudo ao qual continuamos a
chamar incorretamente ldquomeacutediardquo e para o qual consequentemente natildeo existe desvio
padratildeo A esses valores meacutedios da CQO foram ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau Na realidade
em alguns dos casos o ajuste de uma exponencial ou equaccedilatildeo do 2ordm grau podia ter sido
conseguido com resultados igualmente bons Contudo por razotildees de consistecircncia foram
sempre ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau
Para os outros paracircmetros de anaacutelise usados neste estudo COf NT pH e condutividade as
determinaccedilotildees natildeo foram tatildeo exaustivas apesar de terem sido calculadas sempre para mais
do que um ensaio Contudo seratildeo apresentados apenas os resultados para o ensaio em que
foram recolhidas mais amostras e que portanto apresenta um maior nuacutemero de resultados
411 ndash Amostras sem diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC agraves amostras de lixiviado sem diluiccedilatildeo a pH inicial natural com
e sem agitaccedilatildeo e a pH 6 e pH 4 sem agitaccedilatildeo Nas duas sub-secccedilotildees seguintes apresentam-
se respetivamente os resultados obtidos para a variaccedilatildeo ao longo do tempo da CQO e dos
restantes paracircmetros controlados COf NT condutividade e pH
4111 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo da CQO
Ensaios a pH natural sem agitaccedilatildeo
Realizaram-se 6 ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo de forma a determinar a evoluccedilatildeo
da CQO ao longo do tempo de ensaio Os resultados obtidos encontram-se na Tabela 6 e na
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
27
Figura 6 que tambeacutem contecircm informaccedilatildeo relativa agrave meacutedia e ao desvio padratildeo para os
resultados obtidos nos diferentes ensaios
Tabela 6 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo com a
respetiva meacutedia e desvio padratildeo
CQO g O2L
-1
t min A B C D E F Meacutedia DP
0 1851 1758 1866 1717 1775 1799 1794 057
10 1737
1683
1710 038
20 1701 1647
1674 038
30 1571
1522
1546 035
40 1593 1465 1499
1519 066
50 1411
1411
60 1350 1336
1328 1286 1331 1326 024
80 1278 1199 1300
1259 053
100 1244 1074
938
1085 153
120 1109 951 996
823 955 967 103
130
993
993
140
796 798
797 002
150
787 724
756 045
160
783 669
726 080
170
794 722
758 051
180
697 707 584 727 679 064
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
28
Figura 6 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo para as amostras recolhidas no ensaio de EC a pH natural
sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios A a F realizados
Consultando a Tabela 6 podemos concluir que em meacutedia para as 3 h de ensaio foram
removidos cerca de 11 g O2L-1 o que corresponde a uma remoccedilatildeo de CQO de 62
A anaacutelise da Figura 6 permite verificar que para o tempo de 180 minutos se comeccedila a verificar
a tendecircncia para a formaccedilatildeo de um patamar na curva ajustada aos dados experimentais o que
significa que se estaacute perto de se atingir o maacuteximo de remoccedilatildeo de CQO com uma eficiecircncia
energeacutetica aceitaacutevel
Ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo
Nos 4 ensaios de EC realizados a pH natural com agitaccedilatildeo (100 rpm) cujos resultados de CQO
se encontram na Tabela 7 e na Figura 7 verifica-se tal como no caso anterior uma boa
reprodutibilidade dos resultados A curva ajustada agrave meacutedia dos resultados apresenta uma
clara tendecircncia para formar um patamar a tempo inferior ao verificado no ensaio sem
agitaccedilatildeo Este facto traduz-se numa remoccedilatildeo de CQO menor que foi aqui de apenas 36 ao
fim de 3 h
Nestes ensaios pretendia-se minimizar problemas de passivaccedilatildeo do eleacutetrodo aumentando a
eficiecircncia EC Poreacutem a remoccedilatildeo da CQO foi menor provavelmente porque a agitaccedilatildeo
destruiacutea os flocos formados
y = 5E-07x3 - 4E-05x2 - 0071x + 17896 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
A
B
C
D
E
F
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 7 ndash Resultados da variaccedilatildeo da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC
realizados a pH natural com agitaccedilatildeo
CQO g O2L-1
t min G H I J Meacutedia DP
0 1736 1817 1845 1698 1774 069
10
1800
1592 1696 147
30
1645
1529 1587 082
40 1601
1429 1515 121
60
1523 1445
1484 055
80 1381
1262 1321 084
100
1341
1212 1276 091
120 1218
1229
1224
130 1213
1125 1169 062
140 1236 1270
1253
150 1094
1087 1090
160 1086 1150
1118
170 1138 1193
1166
180 1138 1264 1196 965 1141 128
Figura 7 ndash Valores da CQO das amostras recolhidas ao longo do tempo nos ensaios de EC realizados a pH
natural com agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
y = 3E-07x3 + 8E-05x2 - 00603x + 17635 Rsup2 = 097
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
G
H
I
J
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Ensaios a pH 6 sem agitaccedilatildeo
Para os 4 ensaios de EC realizadas a pH inicial 6 sem agitaccedilatildeo cujos resultados da CQO para
as amostras recolhidas se encontram na Tabela 8 e Figura 8 o pH da amostra foi ajustado
com H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC
Mais uma vez foi obtido o ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos resultados experimentais
com uma boa correlaccedilatildeo observando-se a formaccedilatildeo de um patamar para tempos superiores a
160 min A remoccedilatildeo total de CQO nas 3 h de ensaios foi de 64 ligeiramente superior ao
valor observando para o ensaio em que natildeo foi efetuada correccedilatildeo ao pH inicial da suspensatildeo
Tabela 8 ndash Resultados de CQO obtidos para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a pH 6
sem agitaccedilatildeo bem como a meacutedia e o desvio padratildeo para esses resultados
CQO g O2L
-1
t min K L M N Meacutedia DP
0 1758 1758 1848 1758 1780 045
10 1726
1758
1742 023
30
1544 1567 1555 016
40
1379
1379
60 1119
1206 1242 1189 063
80
986
1099 1043 081
100 810
904
857 066
120
831
826 828 003
130
721
721
140 647 683 733
687 043
150 624 691 719
678 049
160 628 591 731
650 073
170 630 595 707
644 057
180 635 598 689 607 632 041
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 8 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo par os diferentes ensaios de EC realizados a pH 6 sem
agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
Ensaios a pH 4 sem agitaccedilatildeo
Foram realizados 3 ensaios de EC a pH inicial 4 tendo-se efetuado a correccedilatildeo ao pH com
H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC Os resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO nos
diferentes ensaios encontram-se na Tabela 9 e na Figura 9 A meacutedia e o desvio padratildeo
apresentados na tabela foram calculados apenas com dois dos ensaios O e P uma vez que os
resultados obtidos no ensaio Q se afastam muito dos obtidos nos outros ensaios tal como se
pode verificar na Figura 9 Este resultado diferente ainda que com um andamento idecircntico
deve estar relacionado com algum erro experimental cometido
Uma equaccedilatildeo do 3ordm grau tambeacutem se ajusta com uma boa correlaccedilatildeo agrave meacutedia dos resultados
experimentais obtidos apresentando uma espeacutecie de patamar inicial para aleacutem do jaacute
habitual patamar final O andamento inicial da curva deve estar relacionado com a formaccedilatildeo
no iniacutecio do ensaio de partiacuteculas muito finas que vatildeo posteriormente dar origem aos
agregados que sedimentam Estas partiacuteculas finas levam mais tempo a sedimentar e
ldquocontaminamrdquo com mais facilidade as amostras recolhidas para a determinaccedilatildeo da CQO
dando origem a valores mais elevados
No cocircmputo geral a remoccedilatildeo da CQO foi inferior agrave dos outros ensaios realizados sem
agitaccedilatildeo tendo sido de 53
y = 1E-06x3 + 6E-05x2 - 01082x + 18182 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
K
L
M
N
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 9 ndash Resultados da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC realizados a pH 4
sem agitaccedilatildeo
CQO mg L-1
t min O P Q Meacutedia DP
0 1466 1342 1448 1404 067
10
1361 1491 1361 092
30
1363 1532 1363 120
40
1384
60
1074
1074
80 1071
1293 1071 157
100
813 1180 813 259
120 731
1062 731 234
130 679
679
140 721 635 1132 678 265
150 590 682
636 065
160 586 641 889 613 162
170 604 634
619 022
180 494 574 920 534 227
Figura 9 ndash Valores da CQO para as amostras recolhidas ao longo do tempo de EC para o ensaio realizado
a pH 4 sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia dos ensaios O e P
y = 2E-06x3 - 00006x2 - 00205x + 14095 Rsup2 = 098
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
O
P
Q
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
33
4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade
e pH
Na Tabela 10 e na Figura 10 encontram-se os resultados obtidos para as variaccedilotildees de COf e de
NT nos ensaios realizados a pH natural sem e com agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo As
remoccedilotildees globais de COf para as diferentes condiccedilotildees experimentais apresentam posiccedilotildees
relativas semelhantes agraves observadas para a CQO o que eacute explicado pelo facto da remoccedilatildeo da
carga orgacircnica nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo se dar essencialmente por
floculaccedilatildeocoagulaccedilatildeo com apenas uma reduzida remoccedilatildeo de carga orgacircnica por oxidaccedilatildeo
anoacutedica
Quanto agraves remoccedilotildees de azoto total satildeo bastante mais reduzidas e com um padratildeo idecircntico ao
observado pelo COf e pela CQO Esta menor remoccedilatildeo do NT pode estar relacionada com o
facto do azoto total englobar diferentes formas de azoto e o processo de EC poder ser mais
adequado para a remoccedilatildeo de algumas das formas
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH independentemente do seu valor inicial observa-se um aumento ao
longo dos ensaios sendo o valor final do pH das suspensotildees ao fim de 3 h de
aproximadamente 13 Esta subida do pH estaacute relacionada com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que
estatildeo na base da formaccedilatildeo de flocos e que iraacute levar agrave remoccedilatildeo da carga orgacircnica da
suspensatildeo
Em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo da condutividade ao longo dos ensaios observam-se que ao longo dos
ensaios realizados a diferentes condiccedilotildees experimentais sucessivos aumentos e reduccedilotildees
Estes periacuteodos devem estar relacionados respetivamente com fases de maior formaccedilatildeo de
hidroacutexidos com elevada condutividade com fases de formaccedilatildeo de flocos e consequente
precipitaccedilatildeo e reduccedilatildeo de condutividade
Tabela 10 - Remoccedilotildees de COf e de NT obtidas nos ensaios de EC a pH natural sem e com
agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo
Remoccedilatildeo COf NT
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 60 37
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo 100 rpm 50 28
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo 70 43
2611 - pH 4 - s agitaccedilatildeo 57 33
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
34
Figura 10 ndash Variaccedilatildeo da COf e NT relativos no tempo para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a)
pH natural sem agitaccedilatildeo b) pH 6 sem agitaccedilatildeo c) pH 4 sem agitaccedilatildeo d) pH natural com agitaccedilatildeo
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
Tempo minutos
pH natural com agitaccedilatildeo
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH natural
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempominutos
pH 6
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH 4
COf NT
a) b)
c) d)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 11 ndash Valores da condutividade e do pH para as amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC
realizados sem agitaccedilatildeo a) pH natural b) pH 6 e c) pH 4
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12 com o objetivo de estudar o
efeito da diluiccedilatildeo sobre a eficiecircncia do meacutetodo Na Tabela 11 e na Figura 12 encontram-se os
resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo de ensaio para os dois testes
realizados bem como a meacutedia e o desvio padratildeo dos dados recolhidos Observa-se uma
grande dispersatildeo de resultados na parte final do ensaio apoacutes 2 h que se traduz num
coeficiente de correlaccedilatildeo da equaccedilatildeo de 3ordf ordem ajustada aos dados experimentais pior
que os anteriores Para este resultado tambeacutem teraacute contribuiacutedo o facto de apenas se terem
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 6
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 4
Cond
pH
pH
a) b)
c)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
36
realizado 2 ensaios Tal como nos casos anteriores observou-se a tendecircncia para a formaccedilatildeo
de um patamar na curva ajustada para tempos superiores a 2 h
Apesar da remoccedilatildeo da CQO ter sido de cerca de 72 valor mais elevado do que nos ensaios
sem diluiccedilatildeo note-se que a remoccedilatildeo absoluta de CQO for muito inferior tendo sido cerca de
6 g Lmdash1 quando nos casos anteriores se tinham observado valores superiores a 11 g Lmdash1
Tabela 11 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
CQO g O2L
-1
t min R S Meacutedia DP
0 785 900 843 081
10
866 866
30 601 669 635 049
60
538 538
100 379 449 414 050
120 293
293
130 270
270
140 281 350 315 049
150 201 346 273 102
160 200 360 280 114
170 197 382 290 131
180 162 314 238 108
Figura 12 ndash Variaccedilatildeo da CQO das amostras recolhidas ao longo da EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
y = -8E-08x3 + 00002x2 - 00704x + 8727 Rsup2 = 098
00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
R
S
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
37
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH ao longo dos ensaios (Figura 13) foi idecircntica agrave dos ensaios sem
diluiccedilatildeo ie aumentou durante o ensaio ateacute atingir o valor de aproximadamente 13 e
mantendo-se nesse valor ateacute ao fim do ensaio A variaccedilatildeo da condutividade (Figura 13)
apresentou tambeacutem um comportamento semelhante ao dos ensaios sem diluiccedilatildeo embora com
variaccedilotildees menos bruscas o que eacute normal pois a concentraccedilatildeo de poluentes existentes e
hidroacutexidos formados estaacute reduzida a metade
Figura 13 ndash Variaccedilatildeo da condutividade e do pH ao longo EC realizado a pH natural com diluiccedilatildeo de 12
sem agitaccedilatildeo
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados
Na Figura 14 comparam-se as remoccedilotildees relativas de CQO de COf e de NT para os ensaios
realizados a diferentes valores de pH inicial sem agitaccedilatildeo Verifica-se que as maiores
remoccedilotildees de CQO foram obtidas para pH inicial natural e 6 A este uacuteltimo pH tambeacutem se
observaram as maiores remoccedilotildees absolutas de COf e de TN
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural com diluiccedilatildeo
Cond pH
pH
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 14 - Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e NT obtidas apoacutes 3h de tratamento de EC a pH
inicial natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo
Quando se comparam os ensaios realizados a pH natural com e sem agitaccedilatildeo (Figura 15)
observam-se remoccedilotildees absolutas de CQO de COf e de NT superiores para o ensaio realizado
sem agitaccedilatildeo Efetivamente a agitaccedilatildeo parece natildeo favorecer a formaccedilatildeo dos flocos ou
mesmo provocar a sua desagregaccedilatildeo
Aparentemente o facto de diluir o lixiviado original antes de efetuar o ensaio de
eletrocoagulaccedilatildeo tambeacutem natildeo introduz alteraccedilotildees positivas nos resultados pois a diluiccedilatildeo
leva a que as remoccedilotildees absolutas dos paracircmetros em anaacutelise decresccedilam significativamente
(Figura 16) O efeito da concentraccedilatildeo parece ser de extrema importacircncia sendo que quando
a concentraccedilatildeo eacute superior se devem formar flocos com massa criacutetica para sedimentarem com
maior facilidade
Na Figura 17 faz-se uma anaacutelise da remoccedilatildeo absoluta da CQO nas diferentes horas de ensaio
para os testes realizados a diferentes valores de pH inicial com e sem agitaccedilatildeo Verifica-se
que
A pH natural sem agitaccedilatildeo a remoccedilatildeo da CQO eacute a mais regular ao longo do tempo
Para os ensaios realizados a pH inicial 4 e 6 a remoccedilatildeo para a 3ordf hora eacute bastante
inferior agraves remoccedilotildees obtidas para as duas primeiras horas
Nos ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo a remoccedilatildeo durante a 3ordf hora eacute
miacutenima natildeo se justificando o prolongamento do ensaio para aleacutem de 2 h
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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verificamos uma remoccedilatildeo mais elevada da CQO na primeira hora de ensaio a pH 6 sem
agitaccedilatildeo Relativamente agrave segunda hora natildeo se verifica diferenccedilas significativas No entanto
na 3ordf hora verifica-se uma maior remoccedilatildeo no ensaio a pH natural sem agitaccedilatildeo
Figura 15 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC a pH inicial
natural com e sem agitaccedilatildeo
Figura 16 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC realizada a pH
inicial natural com e sem diluiccedilatildeo da amostra inicial
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 11 - pH natural - c agitaccedilatildeo 100 rpm
X0-X
CQO
COf
NT
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 12 - pH natural - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
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Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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2
Capiacutetulo 2 ndash Fundamentos Teoacutericos
Agrave medida que se verifica o desenvolvimento das sociedades e consequentemente a melhoria
da qualidade de vida dos habitantes acumulam-se enormes quantidades de resiacuteduos
principalmente nos grandes centros urbanos Desta forma torna-se necessaacuterio criar poliacuteticas
de gestatildeo de resiacuteduos soacutelidos traccedilando alternativas de eliminaccedilatildeo ou ateacute mesmo de
reutilizaccedilatildeo destes resiacuteduos soacutelidos Neste capiacutetulo seratildeo introduzidos alguns conceitos
relacionados com os resiacuteduos soacutelidos urbanos nomeadamente sobre os aterros sanitaacuterios e os
principais processos para tratar os lixiviados formados nesses aterros
21 Resiacuteduos Soacutelidos Urbanos
Na legislaccedilatildeo portuguesa as poliacuteticas de gestatildeo dos resiacuteduos soacutelidos contendo alternativas de
eliminaccedilatildeo ou ateacute mesmo de reutilizaccedilatildeo destes resiacuteduos soacutelidos em Portugal estatildeo contidas
no Decreto-Lei nordm 1782006 de 5 de Setembro Por reutilizaccedilatildeo entende-se a reintroduccedilatildeo
sem alteraccedilotildees significativas de substacircncias objetos ou produtos nos circuitos de produccedilatildeo
ou de consumo de forma a evitar a produccedilatildeo de resiacuteduos
O Decreto-Lei nordm 1832009 de 10 de Agosto estabelece o regime juriacutedico da disposiccedilatildeo de
resiacuteduos em aterro os requisitos gerais a observar na conceccedilatildeo construccedilatildeo exploraccedilatildeo
encerramento e poacutes-encerramento de aterros incluindo caracteriacutesticas teacutecnicas especiacuteficas
para cada classe de aterros Descrevem-se em seguida as principais caracteriacutesticas das
diferentes classes de resiacuteduos de acordo com o referido Decreto-Lei
Resiacuteduo hospitalar ndash resiacuteduo resultante de atividades meacutedicas desenvolvidas em unidades de
prestaccedilatildeo de cuidados de sauacutede em atividades de prevenccedilatildeo diagnoacutestico tratamento
reabilitaccedilatildeo e investigaccedilatildeo relacionada com seres humanos ou animais em farmaacutecias em
atividades meacutedico-legais de ensino e em quaisquer outras que envolvam procedimentos
invasivos tais como acupunctura piercings e tatuagens
Resiacuteduo industrial ndash resiacuteduo gerado em processos produtivos industriais bem como o que
resulte das atividades de produccedilatildeo e distribuiccedilatildeo de eletricidade gaacutes e aacutegua
Resiacuteduo inerte ndash resiacuteduo que natildeo sofre transformaccedilotildees fiacutesicas quiacutemicas ou bioloacutegicas
importantes e em consequecircncia natildeo pode ser soluacutevel nem inflamaacutevel nem ter qualquer
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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outro tipo de reaccedilatildeo fiacutesica ou quiacutemica e natildeo pode ser biodegradaacutevel nem afetar
negativamente outras substacircncias com as quais entre em contacto de forma susceptiacutevel de
aumentar a poluiccedilatildeo do ambiente ou prejudicar a sauacutede humana e cujos lixiviabilidade total
conteuacutedo poluente e ecotoxicidade do lixiviado satildeo insignificantes e em especial natildeo potildeem
em perigo a qualidade das aacuteguas superficiais e ou subterracircneas
Resiacuteduo perigoso ndash resiacuteduo que apresente pelo menos uma caracteriacutestica de perigosidade
para a sauacutede ou para o ambiente nomeadamente os identificados como tal na Lista Europeia
de Resiacuteduos
Resiacuteduo urbano ndash resiacuteduo proveniente de habitaccedilotildees bem como outro resiacuteduo que pela sua
natureza ou composiccedilatildeo seja semelhante ao resiacuteduo proveniente de habitaccedilotildees
Os resiacuteduos soacutelidos urbanos (RSU) vulgarmente designados por lixo constituem um dos
problemas das sociedades modernas Para aleacutem da degradaccedilatildeo da paisagem a deposiccedilatildeo
inadequada dos resiacuteduos soacutelidos apresenta vaacuterios aspetos negativos de que se destacam
- poluiccedilatildeo dos terrenos e recursos aquiacuteferos subterracircneos por lixiviaccedilatildeo de substacircncias toacutexicas
presentes nos resiacuteduos em particular as que natildeo sofrem biodegradaccedilatildeo e que se podem
acumular nas cadeias alimentares
- dispersatildeo do ldquolixordquo devido a condiccedilotildees meteoroloacutegicas
- libertaccedilatildeo de metano proveniente da biodegradaccedilatildeo que pode contribuir para o efeito de
estufa eou dar origem a explosotildees e incecircndios
- incineraccedilatildeo fortuita na lixeira que pode levar agrave libertaccedilatildeo de gases toacutexicos para a
atmosfera
Na Figura 1 apresenta-se um esquema de tratamento de resiacuteduos soacutelidos numa Estaccedilatildeo de
Tratamento de Resiacuteduos Soacutelidos (ETRS) que mostra o destino final apoacutes vaacuterias operaccedilotildees de
tratamento dos resiacuteduos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
4
Figura 1 - Esquema de tratamento de resiacuteduos soacutelidos numa ETRS1
22 Aterros Sanitaacuterios
O crescimento da populaccedilatildeo e o aumento de materiais de consumo tecircm originado quantidades
cada vez maiores de resiacuteduos soacutelidos urbanos Assim a deposiccedilatildeo em aterro sanitaacuterio torna-se
importante para lidar com os resiacuteduos soacutelidos gerados (Bashir et al 2009)
Segundo o Decreto-Lei nordm 1832009 de 10 de Agosto entende-se por aterro a instalaccedilatildeo de
eliminaccedilatildeo de resiacuteduos atraveacutes da sua deposiccedilatildeo acima ou abaixo da superfiacutecie natural
incluindo
i) As instalaccedilotildees de eliminaccedilatildeo internas considerando-se como tal os aterros onde o
produtor de resiacuteduos efetua a sua proacutepria eliminaccedilatildeo de resiacuteduos no local de produccedilatildeo
ii) Uma instalaccedilatildeo permanente considerando-se como tal a que tiver uma vida uacutetil
superior a um ano usada para armazenagem temporaacuteria
A disposiccedilatildeo final de resiacuteduos soacutelidos urbanos e industriais em aterro sanitaacuterio continua a ser
um meacutetodo amplamente aceite e utilizado principalmente devido agraves suas vantagens
econoacutemicas (Renou et al 2008 Pi et al 2009 Guo et al 2010 Panizza et al 2010
Orkun and Kuleyin 2010 Li et al 2011) Estudos comparativos entre os diversos meios
possiacuteveis de eliminaccedilatildeo dos resiacuteduos soacutelidos urbanos (aterros incineraccedilatildeo compostagem etc)
tecircm mostrado que o processo mais barato em termos de exploraccedilatildeo e de custos de capital eacute
1 httpwwwliporptuploadLiporficheirosPlano20EstratC3A9gico_2007_20016pdf (acedido em 19-6-2012)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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a deposiccedilatildeo em aterro (Renou et al 2008 Panizza et al 2010) Aleacutem disso o aterro
minimiza inconvenientes ambientais e permite decompor os resiacuteduos sob condiccedilotildees
controladas ateacute agrave sua eventual transformaccedilatildeo em materiais relativamente inertes eou
material estabilizados (Renou et al 2008)
Figura 2 ndash Corte esquemaacutetico de um aterro sanitaacuterio2
Apoacutes a deposiccedilatildeo em aterro os resiacuteduos soacutelidos sofrem alteraccedilotildees bioloacutegicas e fisico-
quiacutemicas Consequentemente a degradaccedilatildeo da fraccedilatildeo orgacircnica dos resiacuteduos em combinaccedilatildeo
com a aacutegua da chuva por percolaccedilatildeo leva agrave formaccedilatildeo de um liacutequido altamente contaminado
chamado ldquolixiviadordquo (Guo et al 2010) cuja infiltraccedilatildeo pode levar agrave contaminaccedilatildeo dos solos
e eventualmente agrave das aacuteguas subterracircneas (Veli et al 2008)
2 httpwwwreciclotecaorgbrDefaultaspID=7ampEditoria=2ampSubEditoria=3ampVer=1 (acedido em 19-6-2012)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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23 Lixiviados de aterros sanitaacuterios
Os lixiviados de aterros sanitaacuterios satildeo definidos como efluentes aquosos gerados como
consequecircncia da percolaccedilatildeo da chuva atraveacutes dos resiacuteduos soacutelidos Contecircm um grande nuacutemero
de compostos alguns dos quais podem causar problemas na sauacutede humana e na natureza
quando libertados no ambiente natural nomeadamente poluentes orgacircnicos azoto
amoniacal sais inorgacircnicos metais pesados e compostos xenobioacuteticos (Renou et al 2008
Bashir et al 2009 Panizza et al 2010 Aziz et al 2010) A sua composiccedilatildeo quiacutemica pode
ser afetada por vaacuterios fatores como a idade do aterro a precipitaccedilatildeo sazonal e a origem dos
resiacuteduos (Panizza et al 2010) Assim a composiccedilatildeo do lixiviado e a concentraccedilatildeo de
contaminantes depende da composiccedilatildeo dos resiacuteduos soacutelidos depositados no aterro e da sua
idade Geralmente os aterros satildeo classificados como ldquojovemrdquo para menos de 5 anos ldquomeia
idaderdquo para 5-10 anos ldquovelhordquo para mais 10 anos (Veli et al 2008 Panizza et al 2010) Em
geral os lixiviados dos aterros ldquojovensrdquo possuem cargas poluentes muito mais elevadas do
que os ldquovelhosrdquo (Bashir et al 2010) embora estes uacuteltimos tenham uma biodegrabilidade
inferior (Zhao et al 2010a)
As caracteriacutesticas de um lixiviado podem ser representadas por paracircmetros baacutesicos
nomeadamente carecircncia quiacutemica de oxigeacutenio (CQO) carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio (CBO)
BODCQO pH soacutelidos suspensos (SS) azoto de Kjeldahl (NTK) azoto amoniacal e metais
pesados (Renou et al 2008) Na tabela 1 apresentam-se as caracteriacutesticas tiacutepicas de
lixiviados jovens e velhos
Face agraves composiccedilotildees apresentadas por estes dois tipos de lixiviados eacute crucial o seu
tratamento uma vez que lixiviados natildeo tratados podem permear os solos poluindo-os
misturar-se com aacuteguas subterracircneas e superficiais tornando-as inadequadas para fins
humanos ou mesmo desaconselhando a sua utilizaccedilatildeo para qualquer outro fim (Zhao et al
2010b)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 1 ndash Caracteriacutesticas tiacutepicas de lixiviado (Deng and Englehardt 2007)
Lixiviado
Jovem (lt 1-2 anos) Velho (gt 5-10 anos)
pH 6 66 ndash 75
CQO (mgL) 3000 - 60000 100 ndash 500
CBO5CQO 06 ndash 10 0 ndash 03
COT (mgL) 1500 - 20000 80 ndash 160
TSS (mgL) 200 ndash 2000 100 - 400
N-NH3 (mgL) 10 - 800 20 ndash 40
N-Orgacircnico (mgL) 10 ndash 800 80 - 120
Ca2+ (mgL) 200 - 3000 100 ndash 400
Mg2+ (mgL) 50 ndash 15000 50 - 200
SO42- (mgL) 50 - 1000 20 ndash 50
Cl- (mgL) 200 - 3000 100 - 400
24 Tratamento de Lixiviados
Os meacutetodos existentes para o tratamento de lixiviados de aterros sanitaacuterios podem ser
classificados como quiacutemicos fiacutesicos ou bioloacutegicos Os meacutetodos fiacutesicos mais utilizados satildeo o
arejamente e a filtraccedilatildeo por membranas A coagulaccedilatildeo-floculaccedilatildeo a precipitaccedilatildeo quiacutemica e
os meacutetodos de oxidaccedilatildeo quiacutemica ou eletroquiacutemica encontram-se entre os meacutetodos quiacutemicos
mais usados (Guo et al 2010) Descrevem-se em seguida alguns dos meacutetodos disponiacuteveis
para o tratamento deste tipo de lixiviados
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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241 Transferecircncia de Lixiviados
A transferecircncia de lixiviados para sistemas de tratamento de esgoto domeacutestico e a reciclagem
do lixiviado ao aterro satildeo dois sistemas usados para a resoluccedilatildeo do problema colocado pela
existecircncia das aacuteguas lixiviantes
Tratamento combinado com esgoto domeacutestico
Haacute alguns anos este tratamento era comum no tratamento de lixiviado devido agrave sua
manutenccedilatildeo faacutecil e ao reduzido custo de operaccedilatildeo Poreacutem esta opccedilatildeo tem sido posta em
causa devido agrave presenccedila de compostos orgacircnicos inibitoacuterios com baixa biodegrabilidade e agrave
presenccedila de metais pesados no lixiviado o que reduz a eficiecircncia do tratamento e conduz a
um aumento da concentraccedilatildeo destes constituintes no efluente Um argumento a favor deste
tratamento alternativo eacute o facto de natildeo ser necessaacuterio adicionar foacutesforo e azoto uma vez
que o primeiro se encontra no esgoto domeacutestico e o segundo no lixiviado (Renou et al 2008)
Reciclagem
A reciclagem do lixiviado tem sido utilizada nos uacuteltimos dez anos visto ser uma das opccedilotildees
disponiacuteveis menos cara Um dos benefiacutecios desta teacutecnica eacute o facto do aumento de
recirculaccedilatildeo de lixiviado aumentar o teor de humidade num sistema de reator controlado e
promover a distribuiccedilatildeo de nutrientes e enzimas Desta forma natildeo soacute aumenta a qualidade do
lixiviado como tambeacutem diminui o tempo necessaacuterio agrave estabilizaccedilatildeo de vaacuterias deacutecadas para 2 a
3 anos (Renou et al 2008)
242 Tratamento Bioloacutegico
Devido agrave sua fiabilidade simplicidade e razatildeo custo-eficiecircncia elevada o tratamento
bioloacutegico eacute o mais comum no tratamento da maior parte dos lixiviados contendo altas
concentraccedilotildees de BOD A biodegradaccedilatildeo eacute realizada por microrganismos que podem degradar
os compostos orgacircnicos obtendo-se dioacutexido de carbono em condiccedilotildees aeroacutebias e biogaacutes (uma
mistura que conteacutem essencialmente CO2 e CH4) em condiccedilotildees anaeroacutebias (Renou et al
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
9
2008) No entanto este meacutetodo pode ser aplicado apenas no tratamento de lixiviados jovens
uma vez que aiacute a concentraccedilatildeo de metais pesados eacute baixa a reduzida biodegrabilidade dos
outros tipos de lixiviados impede que este processo seja efetivo (Zhao et al 2010a)
Tratamento Aeroacutebio
O tratamento aeroacutebio deve permitir uma reduccedilatildeo parcial de poluentes orgacircnicos
biodegradaacuteveis e tambeacutem deve conduzir agrave nitrificaccedilatildeo do azoto amoniacal Os processos
bioloacutegicos aeroacutebios baseados no crescimento de biomassa suspensa tais como lagoas
arejadas lamas ativadas e reatores descontiacutenuos sequenciais (SBR) tecircm sido amplamente
estudados e aplicados (Renou et al 2008)
As lagoas arejadas satildeo geralmente vistas como um meacutetodo eficaz para a remoccedilatildeo de agentes
patogeacutenicos compostos orgacircnicos e inorgacircnicos e de custos de operaccedilatildeo e manutenccedilatildeo
reduzidos Estes atributos fazem delas escolhas populares para o tratamento de aacuteguas
residuais (Renou et al 2008)
O processo de lamas ativadas eacute muito aplicado como tratamento de aacuteguas residuais e como
co-tratamento de lixiviados e esgoto No entanto nas ultimas deacutecadas este meacutetodo mostrou
ser insuficiente para lidar com lixiviados de aterros sanitaacuterios apesar de poder ser eficiente
na remoccedilatildeo de carbono orgacircnico nutrientes e teor de azoto apresenta demasiadas
desvantagens tais como (Renou et al 2008)
sedimentaccedilatildeo inadequada e necessidade de mais arejamento
alto custo energeacutetico e produccedilatildeo de lamas
inibiccedilatildeo microbiana devido agrave elevada concentraccedilatildeo de azoto amoniacal
O sistema SBR eacute adequado para os processos nitrificaccedilatildeo e desnitrificaccedilatildeo uma vez que
fornece um regime de exploraccedilatildeo compatiacutevel com a oxidaccedilatildeo do carbono orgacircnico e a
nitrificaccedilatildeo A grande flexibilidade deste processo eacute particularmente importante quando se
considera o tratamento de lixiviados com um elevado grau de variabilidade em termos de
qualidade e quantidade (Renou et al 2008)
Tratametno Anaeroacutebio
O tratamento anaeroacutebio eacute adequado para tratar efluentes de elevada carga orgacircnica tais
como lixiviados de aterros jovens Contrariamente aos processos aeroacutebios a digestatildeo
anaeroacutebia conserva energia e produz muito poucos soacutelidos embora as velocidades de reaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
10
sejam baixas Aleacutem disso eacute possiacutevel utilizar o metano produzido para aquecer o digestor que
trabalha geralmente a 35 ordmC (Wiszniowski et al 2006 Renou et al 2008) Podem ser
utilizados diferentes reatores tais como filtros anaeroacutebios reactores descontiacutenuos
sequenciais anaeroacutebios (SBRA) (Wiszniowski et al 2006)
As principais vantagens deste processo satildeo (Wiszniowski et al 2006)
a elevada eficiecircncia na remoccedilatildeo de substrato (gt 90 de BOD)
ser necessaacuterio um teor reduzido de foacutesforo como nutriente para o crescimento das
bacteacuterias anaeroacutebias
uma produccedilatildeo reduzida de lamas
um baixo consumo energeacutetico
a produccedilatildeo de biogaacutes que pode ser reaproveitada
As principais desvantagens residem (Wiszniowski et al 2006)
nos metais pesados podem dificultar a digestatildeo
na toxicidade do amoniacuteaco e na dificuldade em eliminaacute-lo
no facto de ser sensiacutevel a alteraccedilotildees de pH e de temperatura
243 Tratamentos Fiacutesico-Quiacutemicos
Coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
A coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo tem sido utilizada para remoccedilatildeo de CQO cor turbidez e SS (Bashir
et al 2009) Pode ser utilizada com sucesso no tratamento de lixiviados de aterros velhos Eacute
muito usada como um preacute-tratamento para a osmose inversa ou o tratamento bioloacutegico ou
como um passo de tratamento de polimento final a fim de remover mateacuteria orgacircnica natildeo
biodegradaacutevel O sulfato de alumiacutenio o sulfato ferroso e o sulfato-cloro feacuterrico tem sido os
coagulantes mais usados embora possam ser usados poliacutemeros sinteacuteticos e biofloculantes
Existem trabalhos publicados da accedilatildeo de biofloculantes em comparaccedilatildeo com os coagulantes
inorgacircnicos tradicionais para a diminuiccedilatildeo de aacutecidos huacutemicos (Renou et al 2008)
Vaacuterios estudos tecircm sido relatados na anaacutelise de coagulaccedilatildeo-floculaccedilatildeo para o tratamento de
lixiviados visando a otimizaccedilatildeo do processo ou seja a seleccedilatildeo do coagulante mais
apropriado a identificaccedilatildeo das melhores condiccedilotildees experimentais e a avaliaccedilatildeo do pH oacutetimo
Poreacutem este tratamento apresenta desvantagens como a produccedilatildeo de lamas consistentes e o
aumento da concentraccedilatildeo de alumiacutenio ou ferro na fase liacutequida (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Precipitaccedilatildeo Quiacutemica
A precipitaccedilatildeo quiacutemica tem sido muito utilizada como preacute-tratamento com o objetivo de
remover o azoto amoniacal Alguns estudos confirmaram que o desempenho do processo de
lamas ativadas poderia ser significativamente afetado por uma elevada concentraccedilatildeo de
azoto amoniacal pois a remoccedilatildeo de CQO diminui de 95 para 79 quando a concentraccedilatildeo de
azoto amoniacal no efluente aumenta de 50 para 800 mg L-1 (Renou et al 2008) Nestes
casos a precipitaccedilatildeo quiacutemica pode ser usada para aumentar o rendimento dos processos
bioloacutegicos
Adsorccedilatildeo
A adsorccedilatildeo de poluentes em carbono ativado em colunas ou na forma de poacute proporciona
uma melhor reduccedilatildeo dos niacuteveis de CQO bastante melhor que a resultante do uso de meacutetodos
quiacutemicos qualquer que seja a concentraccedilatildeo da mateacuteria orgacircnica A principal desvantagem
deste meacutetodo eacute a necessidade de regeneraccedilatildeo frequente das colunas ou em alternativa um
consumo elevado de carvatildeo ativado em poacute
A adsorccedilatildeo por carvatildeo ativado tem sido utilizado juntamente como o tratamento bioloacutegico
para o tratamento eficaz de lixiviado de aterro Os compostos natildeo biodegradaacuteveis a CQO
inerte e a cor podem ser reduzidas por este processo a niacuteveis aceitaacuteveis para lixiviados
tratados biologicamente (Renou et al 2008)
Air stripping
O esgotamento de soluccedilotildees eacute o meacutetodo mais comum para eliminar elevadas concentraccedilotildees de
azoto amoniacal no tratamento de aacuteguas residuais Por norma encontram-se niacuteveis elevados
de azoto amoniacal nos lixiviados e este meacutetodo pode ser bem sucedido para a eliminaccedilatildeo
deste poluente Para que este meacutetodo seja eficiente eacute necessaacuterio usar valores de pH elevados
e tratar o gaacutes libertado com H2SO4 ou HCl No entanto este meacutetodo apresenta alguns
inconvenientes nomeadamente o NH3 que eacute libertado para a atmosfera podendo causar um
grave problema de poluiccedilatildeo se o amoniacuteaco natildeo for bem absorvido nas soluccedilotildees de H2SO4 ou
HCl Outros problemas na torre de extraccedilatildeo satildeo causados pelo carbonato de caacutelcio utilizado
no ajuste do pH e a formaccedilatildeo de espumas o que impotildee a utilizaccedilatildeo de torres de extraccedilatildeo
grande (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
12
Oxidaccedilatildeo Quiacutemica
A oxidaccedilatildeo quiacutemica eacute um meacutetodo que pode ser usado para o tratamento de efluentes
contendo compostos refrataacuterios como os lixiviados Recentemente tem-se verificado um
interesse crescente em processos apelidados de processos oxidativos avanccedilados (POA) (Renou
et al 2008) A maioria deles com excepccedilatildeo da ozonizaccedilatildeo simples que utiliza apenas O3 usa
uma combinaccedilatildeo de oxidantes fortes tais como O3 e H2O2 irradiaccedilatildeo ultravioleta ultrasons
ou feixe de eletrotildees e catalisadores (iotildees metaacutelicos de transiccedilatildeo ou fotocalisadores) tais
como iotildees de ferro (oxidaccedilatildeo de Fenton) e TiO2 (Renou et al 2008 Vilar et al 2011 Cortez
et al 2011) No entanto verificam-se alguns inconvenientes na aplicaccedilatildeo de POAs dos quais
se destacam os consumos elevados de energia eleacutetrica e a necessidade de doses elevadas de
oxidante para ocorrer a mineralizaccedilatildeo completa dos poluentes tornando os processos
economicamente caros (Renou et al 2008 Wiszniowski et al 2006)
244 Tratamento por Membranas
A microfiltraccedilatildeo a nanofiltraccedilatildeo a ultrafiltraccedilatildeo e a osmose inversa satildeo os principais
processos de membrana aplicados no tratamento de lixiviado de aterros sanitaacuterios (Renou et
al 2008)
Microfiltraccedilatildeo
A microfiltraccedilatildeo eacute eficaz na remoccedilatildeo de coloides e de material em suspensatildeo Poreacutem natildeo
pode ser utilizado sozinho sendo usado como um preacute-tratamento de outro processo de
membranas como ultrafiltraccedilatildeo nanofiltraccedilatildeo e osmose inversa (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Nanofiltraccedilatildeo
A tecnologia de nanofiltraccedilatildeo tem uma abordagem versaacutetil para alcanccedilar vaacuterios objetivos da
qualidade da aacutegua tais como controle de contaminantes orgacircnicos inorgacircnicos e
microbianos As membranas de nanofiltraccedilatildeo estudadas normalmente satildeo feitas de filmes
polimeacutericos com um cut-off molecular entre 200 e 2000 Da A alta taxa de rejeiccedilatildeo de iotildees
sulfatos e de mateacuteria orgacircnica dissolvida juntamente com a baixa rejeiccedilatildeo de cloreto de
soacutedio reduz o volume do concentrado Poreacutem a aplicaccedilatildeo bem sucedida desta tecnologia
requer um controlo eficaz das incrustaccedilotildees da membrana Na realidade um grande gama de
constituintes podem contribuir para a formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees na membrana como
substacircncias orgacircnicas e inorgacircnicas dissolvidas partiacuteculas coloidais e suspensas (Renou et al
2008)
Ultrafiltraccedilatildeo
A ultrafiltraccedilatildeo (UF) eacute eficaz para eliminar macromoleacuteculas e pequenas partiacuteculas mas eacute
fortemente dependente do tipo de material que constitui a membrana A UF por ser utilizada
como ferramenta para fracionar mateacuteria orgacircnica e tambeacutem avaliar a massa molecular
predominante de poluentes orgacircnicos Por outro lado testes do permeado da membrana pode
fornecer informaccedilatildeo sobre a recalcitracircncia e a toxicidade das fraccedilotildees permeadas (Renou et
al 2008)
Osmose Inversa
A osmose inversa (OI) parece ser um dos meacutetodos mais promissores e eficiente entre os novos
processos de tratamento de lixiviados No passado vaacuterios estudos realizados tanto em
laboratoacuterio como agrave escala industrial demonstraram elevados desempenhos da OI na
separaccedilatildeo de poluentes de lixiviados No entanto dois problemas foram identificados como
grandes inconvenientes para aplicaccedilatildeo destes processos no tratamento de lixiviados que satildeo
a formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees na membrana (impondo a necessidade de um preacute-tratamento
extensivo ou a limpeza quiacutemica das membranas resultando numa vida curta das membranas e
diminuindo a produtividade do processo) e a geraccedilatildeo de grande volume de concentrado (que
tem de ser descarregado ou ainda tratado) (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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245 Tratamentos Eletroquiacutemicos
Nos uacuteltimos anos meacutetodos eletroquiacutemicos foram aplicados no tratamento de mateacuteria orgacircnica
com elevada toxicidade e baixa degrabilidade bioloacutegica Meacutetodos tais como eletrocoagulaccedilatildeo
(EC) oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica e eletro-foto-oxidaccedilatildeo foram frequentemente utilizados no
tratamento de aacuteguas residuais origem tecircxtil e da industria do azeite No tratamento de
lixiviado estes meacutetodos tambeacutem se tornaram importantes Na maioria dos estudos
especialmente o meacutetodo de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica foi estudado com o objetivo de aumentar
a eficiecircncia do meacutetodo testando vaacuterios paracircmetros nomeadamente materiais do acircnodo que
tenham elevada atividade eletrocataliacutetica e elevado potencial de produccedilatildeo de oxigeacutenio ativo
(Atmaca 2009)
ElectrocuagulaccedilatildeoFlotaccedilatildeo
A eletrocoagulaccedilatildeo (EC) eacute uma teacutecnica eletroquiacutemica considerada bastante simples que
requer equipamento baacutesico e que pode reduzir consideravelmente a carga orgacircnica (Ilhan et
al 2008) A EC envolve a produccedilatildeo de coagulantes in situ por aplicaccedilatildeo de uma diferenccedila de
potencial entre os eleacutetrodos atraveacutes de uma fonte de corrente externa levando agrave oxidaccedilatildeo do
acircnodo (Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009) A quantidade de metal dissolvido ou depositado
depende da quantidade de eletricidade que passa atraveacutes da soluccedilatildeo (Liu et al 2010) A
reaccedilatildeo que descreve a oxidaccedilatildeo do metal M de que eacute formado o acircnodo eacute a seguinte
No acircnodo
(1)
No caacutetodo em meio aacutecido pode dar-se a reaccedilatildeo de formaccedilatildeo do H2 por reduccedilatildeo dos prototildees
(reaccedilatildeo 2) ou em meio alcalino por reduccedilatildeo da H2O (reaccedilatildeo 3) Em ambos os casos o pH
aumenta durante a eletroacutelise e os iotildees Fe2+ reagem para formar hidroacutexidos metaacutelicos (reaccedilatildeo
4)
(2)
(3)
(4)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
15
O OH- produzido na reaccedilatildeo 4 causa um aumento do pH durante a eletroacutelise (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Os metais mais usados como acircnodos satildeo o Fe e o Al dando origem respectivamente aos iotildees
Fe2+ e Al3+ que se hidrolizam imediatamente a ferro polimeacuterico ou hidroacutexido de alumiacutenio na
presenccedila de O2 Estes hidroacutexidos polimeacutericos como Fe(H2O)63+ Fe(H2O)5(OH)2+
Fe(H2O)4(OH)2+ Fe2(H2O)8(OH)24+ e Fe2(H2O)6(OH)4
4+ ou Al(OH)2+ Al(OH)2+ Al2(OH)2
4+Al(OH)4minus
Al6(OH)153+ Al7(OH)17
4+ satildeo excelentes agentes coagulantes Os gases envolvidos no eleacutectrodo
podem colapsar e causar flotaccedilatildeo das partiacuteculas coaguladas (Mollah et al 2004 Liu et al
2010)
(5)
(6)
Quando se utilizam acircnodos de ferro Fe(OH)3 precipita a pH superior a 55 (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Os prototildees produzidos nas reaccedilotildees 5 e 6 podem ser diretamente reduzidos a H2 gasoso no
caacutetodo segundo a reaccedilatildeo 7 (Ilhan et al 2008 Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009)
(7)
Em meio aacutecido a pH inferior a 5 eacute dissolvida uma quantidade de acircnodo de ferro maior do
que a esperada pela lei de Faraday devido ao ataque quiacutemico de prototildees (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Principais fatores que influenciam a EC
Densidade de Corrente
A densidade de corrente aplicada eacute importante na EC uma vez que eacute o uacutenico paracircmetro
operacional que pode ser controlado diretamente Neste sistema a densidade de corrente
determina a quantidade de iotildees Al3+ ou Fe2+ que satildeo libertados dos respetivos eleacutetrodos (Chen
2004)
Temperatura
A temperatura tem influecircncia na EC Estudos efetuados sobre a oxidaccedilatildeodissoluccedilatildeo de
acircnodos de Al no intervalo de temperatura de 2 a 90 ordmC concluiacuteram que a eficiecircncia de
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
16
corrente relativa ao acircnodo de Al aumenta rapidamente quando a temperatura da mistura
reacional varia de 2 a 30 ordmC O aumento da temperatura vai acelerar a velocidade de
destruiccedilatildeo da membrana de oacutexido aumentando a eficiecircncia de corrente Poreacutem quando a
temperatura sobe acima de 60 ordmC a eficiecircncia de corrente comeccedila a baixar Neste caso o
volume do coloacuteide Al(OH)3 diminui e os poros formados no acircnodo de Al fecham- se Estes
fatores devem ser responsaacuteveis pela diminuiccedilatildeo da eficiecircncia de corrente (Liu et al 2010
Chen 2004)
pH
O pH da soluccedilatildeo tem um papel importante nos processos de EC (Liu et al 2010) Os efeitos do
pH de misturas reacionais ou de aacuteguas residuais na EC refletem-se na eficiecircncia de corrente e
na solubilidade dos hidroacutexidos de metal formados
Geralmente a eficiecircncia de corrente dos processos de EC com alumiacutenio eacute mais elevada em
condiccedilotildees aacutecidas ou alcalinas do que em condiccedilotildees neutras O desempenho do tratamento
depende da natureza dos poluentes sendo a melhor remoccedilatildeo de poluente obtida a pH
proacuteximo de 7 O consumo de energia eacute no entanto maior a pH neutro devido agrave variaccedilatildeo da
condutividade Para condutividades elevadas o efeito de pH natildeo eacute significativo (Chen 2004)
Na gama de pH 4 ndash 9 formam-se Al(OH)2+ Al(OH)2+ Al2(OH)2
4+ Al(OH)3 e Al13(OH)327+ A
superfiacutecie destes compostos eacute carregada positivamente o que pode levar agrave neutralizaccedilatildeo
eletroquiacutemica por adsorccedilatildeo
A pH gt 10 forma-se maioritariamente Al(OH)4- e o efeito de coagulaccedilatildeo baixa rapidamente A
pH baixo Al3+ eacute o iatildeo maioritaacuterio e natildeo tem efeito coagulante
A evoluccedilatildeo de H2 no caacutetodo iraacute aumentar a concentraccedilatildeo de OH- Assim o pH na soluccedilatildeo
aquosa aumenta quando o pH da aacutegua original estaacute no intervalo 4 ndash 9 No entanto quando o
pH da aacutegua original eacute maior do que 9 o pH da aacutegua tratada iraacute diminuir (Liu et al 2010)
Materiais dos Eleacutetrodo
A Coagulaccedilatildeo Quiacutemica (CQ) e a EC baseiam-se no mesmo fenoacutemeno no qual as partiacuteculas
carregadas em suspensatildeo coloidal satildeo neutralizadas por colisatildeo muacutetua com iotildees de hidroacutexidos
metaacutelicos e aglomerados seguido de sedimentaccedilatildeo e flutuaccedilatildeo A diferenccedila entre EC e CQ eacute
principalmente a forma como o ferro ou alumiacutenio satildeo facultados agrave soluccedilatildeo A EC eacute um
processo que consiste em criar flocos de hidroacutexido metaacutelico por eletrodissoluccedilatildeo de acircnodos
soluacuteveis (Fe ou Al) enquanto que a CQ consiste em hidrolisar sais metaacutelicos de ferro ou
alumiacutenio sendo os sulfatos e os cloretos feacuterricos e de alumiacutenio os mais usados como
coagulantes no tratamento de aacutegua Algumas vantagens da EC relativamente CQ satildeo (Liu et
al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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1 Na coagulaccedilatildeo quiacutemica a hidroacutelise de sais metaacutelicos conduz a uma diminuiccedilatildeo do pH
sendo sempre necessaacuterio corrigir o pH do efluente A coagulaccedilatildeo quiacutemica eacute altamente
sensiacutevel agraves variaccedilotildees do pH e uma coagulaccedilatildeo eficaz eacute obtida a pH 6-7 Na
eletrocoagulaccedilatildeo o efeito da neutralizaccedilatildeo torna-se efetivo numa gama ampla de pH
entre 4 e 9
2 Os flocos formados pela EC apesar de similares aos da CQ tendem a ser maiores
contendo menos ligaccedilotildees com a aacutegua sendo resistentes ao aacutecido e muito mais
estaacuteveis A CQ eacute sempre seguida de uma sedimentaccedilatildeo e uma filtraccedilatildeo enquanto que
o processo de EC pode ser seguido pela sedimentaccedilatildeo ou flutuaccedilatildeo naturais As bolhas
de gaacutes produzidas durante a eletroacutelise podem levar os poluentes para a superfiacutecie da
soluccedilatildeo onde podem ser mais facilmente concentrados e removidos
3 As lamas formadas pela EC satildeo facilmente fixaacuteveis e faacuteceis de separar da aacutegua porque
satildeo compostas maioritariamente de oacutexidoshidroacutexidos metaacutelicos Apesar disto esta eacute
uma teacutecnica de baixa produccedilatildeo de lamas
4 O uso de produtos quiacutemicos eacute evitado no processo de EC Assim natildeo eacute preciso
neutralizar o excesso de quiacutemicos e eacute evitada uma poluiccedilatildeo secundaacuteria causada por
substacircncias quiacutemicas que satildeo adicionadas pois na EC apenas se verifica a
solubilizaccedilatildeo dos acircnodos
5 O processo de EC tem a vantagem de tratar o efluente com temperaturas baixas e
baixa turvaccedilatildeo Nestas condiccedilotildees a CQ tem dificuldade em encontrar um resultado
satisfatoacuterio
6 A EC requer equipamento simples e eacute faacutecil de operar
As principais desvantagens da EC satildeo (Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009)
Passivaccedilatildeo do acircnodo pela deposiccedilatildeo de lamas nos eleacutectrodos que pode inibir o
processo eletroliacutetico no modo de operaccedilatildeo contiacutenuo
Altas concentraccedilotildees de iotildees ferro e alumiacutenio no efluente que tecircm que ser removidas
posteriormente
Na Figura 3 apresenta-se um esquema do mecanismo reacional de eletrocoagulaccedilatildeo
eletrofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 3 - Esquema do processo de eletrocoagulaccedilatildeo (adaptado de Mollah et al 2004)
A eletrocoagulaccedilatildeo eacute eficiente na remoccedilatildeo de soacutelidos suspensos bem como oacuteleos e gorduras
Provou-se ser eficaz no tratamento de aacutegua potaacutevel para operaccedilotildees marinhas e mesmo para o
abastecimento de aacutegua para processos industriais (Chen 2004)
Oxidaccedilatildeo Eletroquiacutemica
A oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica tem sido amplamente investigada como um meio eficaz de controlo
de poluiccedilatildeo da aacutegua e no tratamento de aacuteguas residuais Uma vantagem importante da
oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute oxidar poluentes orgacircnicos em CO2 e aacutegua a fim de evitar um
problema de mudanccedila de uma fase para outra dos contaminantes Tambeacutem a operaccedilatildeo a
temperatura ambiente e pressatildeo atmosfeacuterica impede volatilizaccedilatildeo e a descarga dos resiacuteduos
que natildeo satildeo tratados e a reaccedilatildeo pode ser simplesmente terminada (Deng and Englehardt
2007) O processo de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute particularmente interessante uma vez que os
eletrotildees fornecidos permitem uma versaacutetil eficiente facilmente automatizaacutevel e limpa
tecnologia (Panizza et al 2010)
Nos uacuteltimos anos os processos oxidativos avanccedilados (POA) tecircm sido propostos como uma
alternativa eficiente e emergente para o tratamento de efluentes que contecircm poluentes
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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toacutexicos ou refrataacuterios Muitos processos tais como oxidaccedilatildeo de Fenton ozonizaccedilatildeo oxidaccedilatildeo
eletroquiacutemica e os seus processos combinados foram investigados (Zhou et al 2011)
Durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica os poluentes podem ser oxidados quer diretamente como
indiretamente (Deng and Englehardt 2007 Primo et al 2009 Zhang et al 2011) isto eacute no
acircnodo alguns compostos podem ser diretamente oxidados Aleacutem disso reaccedilotildees de oxidaccedilatildeo
podem ocorrer no seio da soluccedilatildeo atraveacutes de espeacutecies oxidantes geradas electroliticamente
Propotildee-se que a degradaccedilatildeo de amoniacuteaco ocorre principalmente devido ao processo de
oxidaccedilatildeo indirecta na presenccedila de iotildees cloreto No entanto a oxidaccedilatildeo de amoniacuteaco pode
levar a formaccedilatildeo de iotildees nitrato (Primo et al 2009)
A Figura 4 ilustra os diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo (Anglaba et al 2009)
Figura 4 - Diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica (a) oxidaccedilatildeo directa e (b) oxidaccedilatildeo indirecta (adaptado de Anglada et al 2009)
Na oxidaccedilatildeo direta os poluentes satildeo destruiacutedos diretamente na superfiacutecie do acircnodo e pode
tomar duas vias diferentes
Conversatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo apenas parcialmente oxidados (reaccedilatildeo
8) podendo ser necessaacuterio um tratamento subsequente
(8)
Combustatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo transformados em aacutegua dioacutexido de
carbono inorgacircnicos e outros componentes (reaccedilatildeo 9)
(9)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Na oxidaccedilatildeo indireta onde um mediador (HClO H2S2O8 HO e outros) eacute eletroquimicamente
gerado para efetuar a oxidaccedilatildeo (Deng and Englehardt 2007 Anglada et al 2009) As reaccedilotildees
responsaacuteveis pela oxidaccedilatildeo indireta durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica satildeo as seguintes (Deng
and Englehardt 2007)
Reaccedilotildees anoacutedicas
(10)
(11)
(12)
Reaccedilotildees no seio da soluccedilatildeo
(13)
(14)
Reaccedilotildees catoacutedicas
(15)
(16)
Eletro-Fenton
Existem sistemas hiacutebridos que consistem em processos de oxidaccedilatildeo diferentes tais como
oxidaccedilatildeo Fenton sendo um meacutetodo frequentemente usado com o objetivo de aumentara
eficiecircncia dos meacutetodos eletroquiacutemicos (Atmaca 2009)
O processo Fenton tem atraiacutedo grande interesse devido agrave sua capacidade de gerar radicais
hidroxilo (HO) atraveacutes da decomposiccedilatildeo de H2O2 por Fe2+ em condiccedilotildees aacutecidas Aleacutem disso
pode ser aplicada a uma vasta gama de poluentes orgacircnicos devido agrave sua simplicidade e
facilidade de aplicaccedilatildeo em condiccedilotildees suaves de temperatura e pressatildeo A eficiecircncia deste
processo pode ser consideravelmente melhorada pela aplicaccedilatildeo de eletricidade para gerar
radicais HO adicionais chamando assim processo eletro-Fenton O processo eletro-Fenton
inclui as vantagens combinadas de eletroquiacutemica e os meacutetodos de tratamento Fenton Este
processo permite a produccedilatildeo de mais radicais HO sendo reforccedilada a oxidaccedilatildeo dos compostos
orgacircnicos Em meio aacutecido o poder oxidante de H2O2 pode ser melhorado com o meacutetodo
eletro-Fenton onde uma pequena quantidade de Fe2+ eacute adicionada como catalisador na
soluccedilatildeo contaminada para gerar HO e Fe3+ das reaccedilotildees de Fenton (Mohajeri et al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 3 ndash Materiais e Meacutetodos
O efluente utilizado neste trabalho foi recolhido agrave entrada do tratamento bioloacutegico numa
ETRS A amostra recolhida foi caraterizada tendo em conta os seguintes paracircmetros CQO
COf soacutelidos totais (ST) soacutelidos suspensos (SS) soacutelidos dissolvidos (SD) azoto amoniacal (N-
NH3) e azoto de Kjeldhal (NTK) Todas as anaacutelises foram efetuadas de acordo com o Standard
Methods encontrando-se as teacutecnicas usadas respectivamente nos anexos 1 a 3 Durante os
ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo forma recolhidas amostras agraves quais foram efetuadas as seguintes
anaacutelises CQO Carbono Orgacircnico Filtrado (COf) Azoto Total (NT) pH e condutividade
Nos pontos seguintes descrevem-se os reagentes os meacutetodos e as teacutecnicas utilizadas ao longo
do trabalho
31 ndash Reagentes
Na Tabela 2 encontram-se listados os reagentes usados para as vaacuterias determinaccedilotildees
analiacuteticas bem como o seu grau de pureza e marca
Tabela 2 ndash Reagentes utilizados na eletrocoagulaccedilatildeo e nos meacutetodos de anaacutelise
Reagentes Grau de Pureza Marca
Ensaios de EC e
determinaccedilotildees COf H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
CQO
K2Cr2O7 99 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
Ag2SO4 985 Carlo Erba
HgSO4 99 Fluka
FeH20N2O14S2 995 Merck
N-NH3 e TKN
NaOH 98 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
H3BO3 998 Panreac
K2SO4 998 AnalaR NORMAPUR
CuSO4 99-1005 Merck
Na2S2O3 1004 AnalaR NORMAPUR
Na2B4O7middot10H2O 995-105 Scharlau
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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32 ndash Paracircmetros de Controlo
Todos os paracircmetros de controlo foram determinados de acordo os meacutetodos que se encontram
nos anexos 1 a 3
Carecircncia Quiacutemica de Oxigeacutenio
A CQO foi determinada em todas as amostras apoacutes o ensaio de EC A determinaccedilatildeo foi atraveacutes
do meacutetodo tritrimeacutetrico em refluxo fechado (anexo 1)
O digestor utilizado foi um Spectroquant TR 420 e o titulador automaacutetico foi da Metrohm 876
Dosimat plus
Carbono Orgacircnico filtrado e Azoto total
O COf e o azoto total foram determinados em todas as amostras apoacutes o tratamento de EC
utilizando o equipamento Total Organic Carbon Analyzer da Shimadzu TOC-V CSH O meacutetodo
usado para determinar este paracircmetro foi o meacutetodo da combustatildeo a alta temperatura Antes
de proceder agrave medida do COf no referido aparelho as amostras da EC foram filtradas com
filtros de 1 μm e acidificadas com H2SO4 de forma a atingir pH 3 ndash 4
pH
Mediu-se o pH das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC no equipamento pHmeter
HI 931400
Condutividade
As medidas de condutividade das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC foram
efetuadas com um condutiviacutemetro Mettler Toledo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
23
33 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Apoacutes a caraterizaccedilatildeo inicial das amostras realizaram-se os ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo com
o objetivo de precipitar a mateacuteria suspensa e dissolvida existente no lixiviado Numa
primeira fase de tratamento com EC foram feitos ensaios de otimizaccedilatildeo das condiccedilotildees a
aplicar tendo-se variado primeiro a diferenccedila de potencial aplicada (entre 6 e 12 V)
Verificou-se que natildeo havia uma boa reprodutibilidade das condiccedilotildees experimentais pelo que
se passou a aplicar uma intensidade de corrente constante 25 A apresentando-se nesta
dissertaccedilatildeo apenas estes uacuteltimos resultados Foram realizados ensaios de 3 horas a pH
natural pH 6 e a pH 4 com agitaccedilatildeo (100 rpm) e sem agitaccedilatildeo com diluiccedilatildeo (12) e sem
diluiccedilatildeo A Fabela 3 apresenta um resumo dos ensaios realizados Todos os ensaios foram
repetidos tendo sido efetuados dois a cinco ensaios para cada condiccedilatildeo experimental a
testar e as amostras recolhidas a intervalos de tempo diferentes para inferir da
reprodutibilidade dos resultados experimentais O tratamento foi realizado com acircnodos e
caacutetodos de ferro ambos com aacutereas de 40 cm2 A Figura 5 ilustra o esquema de montagem
experimental usada na EC
Figura 5 - Montagem experimental usada no tratamento de EC Legenda 1 ndash Fonte de alimentaccedilatildeo
2 ndash Eleacutetrodos de ferro 3 ndash Ceacutelula contendo o lixiviado 4 ndash Agitador magneacutetico 5 ndash Placa de agitaccedilatildeo
0000
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
24
Tabela 3 ndash Resumo das vaacuterias condiccedilotildees aplicadas ao longo dos ensaios realizados com uma intensidade
de corrente aplicada de 25 A
Diluiccedilatildeo Agitaccedilatildeo pH inicial
11
sem 4
sem 6
sem natural (83)
Com (100 rpm) natural (8hellip)
12 sem natural (83)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
25
Capiacutetulo 4 ndash Resultados e Discussatildeo
Este capiacutetulo encontra-se dividido em duas partes a primeira onde satildeo apresentados os
resultados obtidos nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo das amostras de lixiviado e a segunda
que conteacutem caacutelculos relacionados com remoccedilotildees especiacuteficas de carga orgacircnica por consumo
de ferro e de energia eleacutetrica
As amostras utilizadas neste estudo foram obtidas no aterro sanitaacuterio da Resistrela na
Capinha Concelho do Fundatildeo As amostras foram recolhidas no tanque de equalizaccedilatildeo agrave
entrada do tratamento bioloacutegico aiacute existente em Fevereiro de 2012 Nas Tabelas 4 e 5
apresentam-se os resultados obtidos na caracterizaccedilatildeo da amostra recolhida Para a
determinaccedilatildeo da CQO e do COf foram ensaiadas diferentes diluiccedilotildees tendo-se verificado que
as mais adequadas eram respetivamente 150 e 1200 Esta eacute uma amostra tiacutepica de um
lixiviado novo dada a sua CQO
Tabela 4 ndash Resultados de CQO e COf obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Diluiccedilatildeo CQO CQO mg O2L-1 Diluiccedilatildeo COf COf mgL-1
150 17622
1100 7196
125 17517
120 17515 1200 7310
110 10325
Tabela 5 ndash Resultados de condutividade pH ST SS SD azoto amoniacal e azoto total de Kjeldahl
obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Condutividade (15 ordmC) mscm-1 pH STgL-1 SSgL-1 SDgL-1 N-NH3
mgL-1
NTK
mgL-1
294 837 2370 115 2270 4485 5141
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
26
41 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Nesta secccedilatildeo encontram-se os resultados obtidos para as diferentes condiccedilotildees experimentais
ensaiadas tal como se encontra descrito na Tabela 3 Tal como jaacute foi referido anteriormente
todos os ensaios aqui apresentados foram realizados a uma intensidade de corrente aplicada
de 25 A
Cada uma das diferentes condiccedilotildees experimentais ensaiadas for repetida uma ou vaacuterias
vezes Para evitar grandes variaccedilotildees no volume dos ensaios e em simultacircneo haver
determinaccedilotildees da CQO a intervalos de tempos reduzidos as amostras em cada uma das
repeticcedilotildees foram recolhidas a tempos diferentes Deste modo por vezes para um
determinado tempo temos apenas um valor do paracircmetro em estudo ao qual continuamos a
chamar incorretamente ldquomeacutediardquo e para o qual consequentemente natildeo existe desvio
padratildeo A esses valores meacutedios da CQO foram ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau Na realidade
em alguns dos casos o ajuste de uma exponencial ou equaccedilatildeo do 2ordm grau podia ter sido
conseguido com resultados igualmente bons Contudo por razotildees de consistecircncia foram
sempre ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau
Para os outros paracircmetros de anaacutelise usados neste estudo COf NT pH e condutividade as
determinaccedilotildees natildeo foram tatildeo exaustivas apesar de terem sido calculadas sempre para mais
do que um ensaio Contudo seratildeo apresentados apenas os resultados para o ensaio em que
foram recolhidas mais amostras e que portanto apresenta um maior nuacutemero de resultados
411 ndash Amostras sem diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC agraves amostras de lixiviado sem diluiccedilatildeo a pH inicial natural com
e sem agitaccedilatildeo e a pH 6 e pH 4 sem agitaccedilatildeo Nas duas sub-secccedilotildees seguintes apresentam-
se respetivamente os resultados obtidos para a variaccedilatildeo ao longo do tempo da CQO e dos
restantes paracircmetros controlados COf NT condutividade e pH
4111 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo da CQO
Ensaios a pH natural sem agitaccedilatildeo
Realizaram-se 6 ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo de forma a determinar a evoluccedilatildeo
da CQO ao longo do tempo de ensaio Os resultados obtidos encontram-se na Tabela 6 e na
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
27
Figura 6 que tambeacutem contecircm informaccedilatildeo relativa agrave meacutedia e ao desvio padratildeo para os
resultados obtidos nos diferentes ensaios
Tabela 6 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo com a
respetiva meacutedia e desvio padratildeo
CQO g O2L
-1
t min A B C D E F Meacutedia DP
0 1851 1758 1866 1717 1775 1799 1794 057
10 1737
1683
1710 038
20 1701 1647
1674 038
30 1571
1522
1546 035
40 1593 1465 1499
1519 066
50 1411
1411
60 1350 1336
1328 1286 1331 1326 024
80 1278 1199 1300
1259 053
100 1244 1074
938
1085 153
120 1109 951 996
823 955 967 103
130
993
993
140
796 798
797 002
150
787 724
756 045
160
783 669
726 080
170
794 722
758 051
180
697 707 584 727 679 064
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
28
Figura 6 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo para as amostras recolhidas no ensaio de EC a pH natural
sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios A a F realizados
Consultando a Tabela 6 podemos concluir que em meacutedia para as 3 h de ensaio foram
removidos cerca de 11 g O2L-1 o que corresponde a uma remoccedilatildeo de CQO de 62
A anaacutelise da Figura 6 permite verificar que para o tempo de 180 minutos se comeccedila a verificar
a tendecircncia para a formaccedilatildeo de um patamar na curva ajustada aos dados experimentais o que
significa que se estaacute perto de se atingir o maacuteximo de remoccedilatildeo de CQO com uma eficiecircncia
energeacutetica aceitaacutevel
Ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo
Nos 4 ensaios de EC realizados a pH natural com agitaccedilatildeo (100 rpm) cujos resultados de CQO
se encontram na Tabela 7 e na Figura 7 verifica-se tal como no caso anterior uma boa
reprodutibilidade dos resultados A curva ajustada agrave meacutedia dos resultados apresenta uma
clara tendecircncia para formar um patamar a tempo inferior ao verificado no ensaio sem
agitaccedilatildeo Este facto traduz-se numa remoccedilatildeo de CQO menor que foi aqui de apenas 36 ao
fim de 3 h
Nestes ensaios pretendia-se minimizar problemas de passivaccedilatildeo do eleacutetrodo aumentando a
eficiecircncia EC Poreacutem a remoccedilatildeo da CQO foi menor provavelmente porque a agitaccedilatildeo
destruiacutea os flocos formados
y = 5E-07x3 - 4E-05x2 - 0071x + 17896 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
A
B
C
D
E
F
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 7 ndash Resultados da variaccedilatildeo da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC
realizados a pH natural com agitaccedilatildeo
CQO g O2L-1
t min G H I J Meacutedia DP
0 1736 1817 1845 1698 1774 069
10
1800
1592 1696 147
30
1645
1529 1587 082
40 1601
1429 1515 121
60
1523 1445
1484 055
80 1381
1262 1321 084
100
1341
1212 1276 091
120 1218
1229
1224
130 1213
1125 1169 062
140 1236 1270
1253
150 1094
1087 1090
160 1086 1150
1118
170 1138 1193
1166
180 1138 1264 1196 965 1141 128
Figura 7 ndash Valores da CQO das amostras recolhidas ao longo do tempo nos ensaios de EC realizados a pH
natural com agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
y = 3E-07x3 + 8E-05x2 - 00603x + 17635 Rsup2 = 097
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
G
H
I
J
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Ensaios a pH 6 sem agitaccedilatildeo
Para os 4 ensaios de EC realizadas a pH inicial 6 sem agitaccedilatildeo cujos resultados da CQO para
as amostras recolhidas se encontram na Tabela 8 e Figura 8 o pH da amostra foi ajustado
com H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC
Mais uma vez foi obtido o ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos resultados experimentais
com uma boa correlaccedilatildeo observando-se a formaccedilatildeo de um patamar para tempos superiores a
160 min A remoccedilatildeo total de CQO nas 3 h de ensaios foi de 64 ligeiramente superior ao
valor observando para o ensaio em que natildeo foi efetuada correccedilatildeo ao pH inicial da suspensatildeo
Tabela 8 ndash Resultados de CQO obtidos para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a pH 6
sem agitaccedilatildeo bem como a meacutedia e o desvio padratildeo para esses resultados
CQO g O2L
-1
t min K L M N Meacutedia DP
0 1758 1758 1848 1758 1780 045
10 1726
1758
1742 023
30
1544 1567 1555 016
40
1379
1379
60 1119
1206 1242 1189 063
80
986
1099 1043 081
100 810
904
857 066
120
831
826 828 003
130
721
721
140 647 683 733
687 043
150 624 691 719
678 049
160 628 591 731
650 073
170 630 595 707
644 057
180 635 598 689 607 632 041
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 8 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo par os diferentes ensaios de EC realizados a pH 6 sem
agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
Ensaios a pH 4 sem agitaccedilatildeo
Foram realizados 3 ensaios de EC a pH inicial 4 tendo-se efetuado a correccedilatildeo ao pH com
H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC Os resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO nos
diferentes ensaios encontram-se na Tabela 9 e na Figura 9 A meacutedia e o desvio padratildeo
apresentados na tabela foram calculados apenas com dois dos ensaios O e P uma vez que os
resultados obtidos no ensaio Q se afastam muito dos obtidos nos outros ensaios tal como se
pode verificar na Figura 9 Este resultado diferente ainda que com um andamento idecircntico
deve estar relacionado com algum erro experimental cometido
Uma equaccedilatildeo do 3ordm grau tambeacutem se ajusta com uma boa correlaccedilatildeo agrave meacutedia dos resultados
experimentais obtidos apresentando uma espeacutecie de patamar inicial para aleacutem do jaacute
habitual patamar final O andamento inicial da curva deve estar relacionado com a formaccedilatildeo
no iniacutecio do ensaio de partiacuteculas muito finas que vatildeo posteriormente dar origem aos
agregados que sedimentam Estas partiacuteculas finas levam mais tempo a sedimentar e
ldquocontaminamrdquo com mais facilidade as amostras recolhidas para a determinaccedilatildeo da CQO
dando origem a valores mais elevados
No cocircmputo geral a remoccedilatildeo da CQO foi inferior agrave dos outros ensaios realizados sem
agitaccedilatildeo tendo sido de 53
y = 1E-06x3 + 6E-05x2 - 01082x + 18182 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
K
L
M
N
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 9 ndash Resultados da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC realizados a pH 4
sem agitaccedilatildeo
CQO mg L-1
t min O P Q Meacutedia DP
0 1466 1342 1448 1404 067
10
1361 1491 1361 092
30
1363 1532 1363 120
40
1384
60
1074
1074
80 1071
1293 1071 157
100
813 1180 813 259
120 731
1062 731 234
130 679
679
140 721 635 1132 678 265
150 590 682
636 065
160 586 641 889 613 162
170 604 634
619 022
180 494 574 920 534 227
Figura 9 ndash Valores da CQO para as amostras recolhidas ao longo do tempo de EC para o ensaio realizado
a pH 4 sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia dos ensaios O e P
y = 2E-06x3 - 00006x2 - 00205x + 14095 Rsup2 = 098
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
O
P
Q
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
33
4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade
e pH
Na Tabela 10 e na Figura 10 encontram-se os resultados obtidos para as variaccedilotildees de COf e de
NT nos ensaios realizados a pH natural sem e com agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo As
remoccedilotildees globais de COf para as diferentes condiccedilotildees experimentais apresentam posiccedilotildees
relativas semelhantes agraves observadas para a CQO o que eacute explicado pelo facto da remoccedilatildeo da
carga orgacircnica nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo se dar essencialmente por
floculaccedilatildeocoagulaccedilatildeo com apenas uma reduzida remoccedilatildeo de carga orgacircnica por oxidaccedilatildeo
anoacutedica
Quanto agraves remoccedilotildees de azoto total satildeo bastante mais reduzidas e com um padratildeo idecircntico ao
observado pelo COf e pela CQO Esta menor remoccedilatildeo do NT pode estar relacionada com o
facto do azoto total englobar diferentes formas de azoto e o processo de EC poder ser mais
adequado para a remoccedilatildeo de algumas das formas
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH independentemente do seu valor inicial observa-se um aumento ao
longo dos ensaios sendo o valor final do pH das suspensotildees ao fim de 3 h de
aproximadamente 13 Esta subida do pH estaacute relacionada com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que
estatildeo na base da formaccedilatildeo de flocos e que iraacute levar agrave remoccedilatildeo da carga orgacircnica da
suspensatildeo
Em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo da condutividade ao longo dos ensaios observam-se que ao longo dos
ensaios realizados a diferentes condiccedilotildees experimentais sucessivos aumentos e reduccedilotildees
Estes periacuteodos devem estar relacionados respetivamente com fases de maior formaccedilatildeo de
hidroacutexidos com elevada condutividade com fases de formaccedilatildeo de flocos e consequente
precipitaccedilatildeo e reduccedilatildeo de condutividade
Tabela 10 - Remoccedilotildees de COf e de NT obtidas nos ensaios de EC a pH natural sem e com
agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo
Remoccedilatildeo COf NT
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 60 37
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo 100 rpm 50 28
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo 70 43
2611 - pH 4 - s agitaccedilatildeo 57 33
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
34
Figura 10 ndash Variaccedilatildeo da COf e NT relativos no tempo para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a)
pH natural sem agitaccedilatildeo b) pH 6 sem agitaccedilatildeo c) pH 4 sem agitaccedilatildeo d) pH natural com agitaccedilatildeo
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
Tempo minutos
pH natural com agitaccedilatildeo
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH natural
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempominutos
pH 6
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH 4
COf NT
a) b)
c) d)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
35
Figura 11 ndash Valores da condutividade e do pH para as amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC
realizados sem agitaccedilatildeo a) pH natural b) pH 6 e c) pH 4
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12 com o objetivo de estudar o
efeito da diluiccedilatildeo sobre a eficiecircncia do meacutetodo Na Tabela 11 e na Figura 12 encontram-se os
resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo de ensaio para os dois testes
realizados bem como a meacutedia e o desvio padratildeo dos dados recolhidos Observa-se uma
grande dispersatildeo de resultados na parte final do ensaio apoacutes 2 h que se traduz num
coeficiente de correlaccedilatildeo da equaccedilatildeo de 3ordf ordem ajustada aos dados experimentais pior
que os anteriores Para este resultado tambeacutem teraacute contribuiacutedo o facto de apenas se terem
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 6
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 4
Cond
pH
pH
a) b)
c)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
36
realizado 2 ensaios Tal como nos casos anteriores observou-se a tendecircncia para a formaccedilatildeo
de um patamar na curva ajustada para tempos superiores a 2 h
Apesar da remoccedilatildeo da CQO ter sido de cerca de 72 valor mais elevado do que nos ensaios
sem diluiccedilatildeo note-se que a remoccedilatildeo absoluta de CQO for muito inferior tendo sido cerca de
6 g Lmdash1 quando nos casos anteriores se tinham observado valores superiores a 11 g Lmdash1
Tabela 11 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
CQO g O2L
-1
t min R S Meacutedia DP
0 785 900 843 081
10
866 866
30 601 669 635 049
60
538 538
100 379 449 414 050
120 293
293
130 270
270
140 281 350 315 049
150 201 346 273 102
160 200 360 280 114
170 197 382 290 131
180 162 314 238 108
Figura 12 ndash Variaccedilatildeo da CQO das amostras recolhidas ao longo da EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
y = -8E-08x3 + 00002x2 - 00704x + 8727 Rsup2 = 098
00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
R
S
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Quanto agrave variaccedilatildeo do pH ao longo dos ensaios (Figura 13) foi idecircntica agrave dos ensaios sem
diluiccedilatildeo ie aumentou durante o ensaio ateacute atingir o valor de aproximadamente 13 e
mantendo-se nesse valor ateacute ao fim do ensaio A variaccedilatildeo da condutividade (Figura 13)
apresentou tambeacutem um comportamento semelhante ao dos ensaios sem diluiccedilatildeo embora com
variaccedilotildees menos bruscas o que eacute normal pois a concentraccedilatildeo de poluentes existentes e
hidroacutexidos formados estaacute reduzida a metade
Figura 13 ndash Variaccedilatildeo da condutividade e do pH ao longo EC realizado a pH natural com diluiccedilatildeo de 12
sem agitaccedilatildeo
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados
Na Figura 14 comparam-se as remoccedilotildees relativas de CQO de COf e de NT para os ensaios
realizados a diferentes valores de pH inicial sem agitaccedilatildeo Verifica-se que as maiores
remoccedilotildees de CQO foram obtidas para pH inicial natural e 6 A este uacuteltimo pH tambeacutem se
observaram as maiores remoccedilotildees absolutas de COf e de TN
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural com diluiccedilatildeo
Cond pH
pH
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 14 - Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e NT obtidas apoacutes 3h de tratamento de EC a pH
inicial natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo
Quando se comparam os ensaios realizados a pH natural com e sem agitaccedilatildeo (Figura 15)
observam-se remoccedilotildees absolutas de CQO de COf e de NT superiores para o ensaio realizado
sem agitaccedilatildeo Efetivamente a agitaccedilatildeo parece natildeo favorecer a formaccedilatildeo dos flocos ou
mesmo provocar a sua desagregaccedilatildeo
Aparentemente o facto de diluir o lixiviado original antes de efetuar o ensaio de
eletrocoagulaccedilatildeo tambeacutem natildeo introduz alteraccedilotildees positivas nos resultados pois a diluiccedilatildeo
leva a que as remoccedilotildees absolutas dos paracircmetros em anaacutelise decresccedilam significativamente
(Figura 16) O efeito da concentraccedilatildeo parece ser de extrema importacircncia sendo que quando
a concentraccedilatildeo eacute superior se devem formar flocos com massa criacutetica para sedimentarem com
maior facilidade
Na Figura 17 faz-se uma anaacutelise da remoccedilatildeo absoluta da CQO nas diferentes horas de ensaio
para os testes realizados a diferentes valores de pH inicial com e sem agitaccedilatildeo Verifica-se
que
A pH natural sem agitaccedilatildeo a remoccedilatildeo da CQO eacute a mais regular ao longo do tempo
Para os ensaios realizados a pH inicial 4 e 6 a remoccedilatildeo para a 3ordf hora eacute bastante
inferior agraves remoccedilotildees obtidas para as duas primeiras horas
Nos ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo a remoccedilatildeo durante a 3ordf hora eacute
miacutenima natildeo se justificando o prolongamento do ensaio para aleacutem de 2 h
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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verificamos uma remoccedilatildeo mais elevada da CQO na primeira hora de ensaio a pH 6 sem
agitaccedilatildeo Relativamente agrave segunda hora natildeo se verifica diferenccedilas significativas No entanto
na 3ordf hora verifica-se uma maior remoccedilatildeo no ensaio a pH natural sem agitaccedilatildeo
Figura 15 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC a pH inicial
natural com e sem agitaccedilatildeo
Figura 16 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC realizada a pH
inicial natural com e sem diluiccedilatildeo da amostra inicial
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 11 - pH natural - c agitaccedilatildeo 100 rpm
X0-X
CQO
COf
NT
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 12 - pH natural - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
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Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
3
outro tipo de reaccedilatildeo fiacutesica ou quiacutemica e natildeo pode ser biodegradaacutevel nem afetar
negativamente outras substacircncias com as quais entre em contacto de forma susceptiacutevel de
aumentar a poluiccedilatildeo do ambiente ou prejudicar a sauacutede humana e cujos lixiviabilidade total
conteuacutedo poluente e ecotoxicidade do lixiviado satildeo insignificantes e em especial natildeo potildeem
em perigo a qualidade das aacuteguas superficiais e ou subterracircneas
Resiacuteduo perigoso ndash resiacuteduo que apresente pelo menos uma caracteriacutestica de perigosidade
para a sauacutede ou para o ambiente nomeadamente os identificados como tal na Lista Europeia
de Resiacuteduos
Resiacuteduo urbano ndash resiacuteduo proveniente de habitaccedilotildees bem como outro resiacuteduo que pela sua
natureza ou composiccedilatildeo seja semelhante ao resiacuteduo proveniente de habitaccedilotildees
Os resiacuteduos soacutelidos urbanos (RSU) vulgarmente designados por lixo constituem um dos
problemas das sociedades modernas Para aleacutem da degradaccedilatildeo da paisagem a deposiccedilatildeo
inadequada dos resiacuteduos soacutelidos apresenta vaacuterios aspetos negativos de que se destacam
- poluiccedilatildeo dos terrenos e recursos aquiacuteferos subterracircneos por lixiviaccedilatildeo de substacircncias toacutexicas
presentes nos resiacuteduos em particular as que natildeo sofrem biodegradaccedilatildeo e que se podem
acumular nas cadeias alimentares
- dispersatildeo do ldquolixordquo devido a condiccedilotildees meteoroloacutegicas
- libertaccedilatildeo de metano proveniente da biodegradaccedilatildeo que pode contribuir para o efeito de
estufa eou dar origem a explosotildees e incecircndios
- incineraccedilatildeo fortuita na lixeira que pode levar agrave libertaccedilatildeo de gases toacutexicos para a
atmosfera
Na Figura 1 apresenta-se um esquema de tratamento de resiacuteduos soacutelidos numa Estaccedilatildeo de
Tratamento de Resiacuteduos Soacutelidos (ETRS) que mostra o destino final apoacutes vaacuterias operaccedilotildees de
tratamento dos resiacuteduos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
4
Figura 1 - Esquema de tratamento de resiacuteduos soacutelidos numa ETRS1
22 Aterros Sanitaacuterios
O crescimento da populaccedilatildeo e o aumento de materiais de consumo tecircm originado quantidades
cada vez maiores de resiacuteduos soacutelidos urbanos Assim a deposiccedilatildeo em aterro sanitaacuterio torna-se
importante para lidar com os resiacuteduos soacutelidos gerados (Bashir et al 2009)
Segundo o Decreto-Lei nordm 1832009 de 10 de Agosto entende-se por aterro a instalaccedilatildeo de
eliminaccedilatildeo de resiacuteduos atraveacutes da sua deposiccedilatildeo acima ou abaixo da superfiacutecie natural
incluindo
i) As instalaccedilotildees de eliminaccedilatildeo internas considerando-se como tal os aterros onde o
produtor de resiacuteduos efetua a sua proacutepria eliminaccedilatildeo de resiacuteduos no local de produccedilatildeo
ii) Uma instalaccedilatildeo permanente considerando-se como tal a que tiver uma vida uacutetil
superior a um ano usada para armazenagem temporaacuteria
A disposiccedilatildeo final de resiacuteduos soacutelidos urbanos e industriais em aterro sanitaacuterio continua a ser
um meacutetodo amplamente aceite e utilizado principalmente devido agraves suas vantagens
econoacutemicas (Renou et al 2008 Pi et al 2009 Guo et al 2010 Panizza et al 2010
Orkun and Kuleyin 2010 Li et al 2011) Estudos comparativos entre os diversos meios
possiacuteveis de eliminaccedilatildeo dos resiacuteduos soacutelidos urbanos (aterros incineraccedilatildeo compostagem etc)
tecircm mostrado que o processo mais barato em termos de exploraccedilatildeo e de custos de capital eacute
1 httpwwwliporptuploadLiporficheirosPlano20EstratC3A9gico_2007_20016pdf (acedido em 19-6-2012)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
5
a deposiccedilatildeo em aterro (Renou et al 2008 Panizza et al 2010) Aleacutem disso o aterro
minimiza inconvenientes ambientais e permite decompor os resiacuteduos sob condiccedilotildees
controladas ateacute agrave sua eventual transformaccedilatildeo em materiais relativamente inertes eou
material estabilizados (Renou et al 2008)
Figura 2 ndash Corte esquemaacutetico de um aterro sanitaacuterio2
Apoacutes a deposiccedilatildeo em aterro os resiacuteduos soacutelidos sofrem alteraccedilotildees bioloacutegicas e fisico-
quiacutemicas Consequentemente a degradaccedilatildeo da fraccedilatildeo orgacircnica dos resiacuteduos em combinaccedilatildeo
com a aacutegua da chuva por percolaccedilatildeo leva agrave formaccedilatildeo de um liacutequido altamente contaminado
chamado ldquolixiviadordquo (Guo et al 2010) cuja infiltraccedilatildeo pode levar agrave contaminaccedilatildeo dos solos
e eventualmente agrave das aacuteguas subterracircneas (Veli et al 2008)
2 httpwwwreciclotecaorgbrDefaultaspID=7ampEditoria=2ampSubEditoria=3ampVer=1 (acedido em 19-6-2012)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
6
23 Lixiviados de aterros sanitaacuterios
Os lixiviados de aterros sanitaacuterios satildeo definidos como efluentes aquosos gerados como
consequecircncia da percolaccedilatildeo da chuva atraveacutes dos resiacuteduos soacutelidos Contecircm um grande nuacutemero
de compostos alguns dos quais podem causar problemas na sauacutede humana e na natureza
quando libertados no ambiente natural nomeadamente poluentes orgacircnicos azoto
amoniacal sais inorgacircnicos metais pesados e compostos xenobioacuteticos (Renou et al 2008
Bashir et al 2009 Panizza et al 2010 Aziz et al 2010) A sua composiccedilatildeo quiacutemica pode
ser afetada por vaacuterios fatores como a idade do aterro a precipitaccedilatildeo sazonal e a origem dos
resiacuteduos (Panizza et al 2010) Assim a composiccedilatildeo do lixiviado e a concentraccedilatildeo de
contaminantes depende da composiccedilatildeo dos resiacuteduos soacutelidos depositados no aterro e da sua
idade Geralmente os aterros satildeo classificados como ldquojovemrdquo para menos de 5 anos ldquomeia
idaderdquo para 5-10 anos ldquovelhordquo para mais 10 anos (Veli et al 2008 Panizza et al 2010) Em
geral os lixiviados dos aterros ldquojovensrdquo possuem cargas poluentes muito mais elevadas do
que os ldquovelhosrdquo (Bashir et al 2010) embora estes uacuteltimos tenham uma biodegrabilidade
inferior (Zhao et al 2010a)
As caracteriacutesticas de um lixiviado podem ser representadas por paracircmetros baacutesicos
nomeadamente carecircncia quiacutemica de oxigeacutenio (CQO) carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio (CBO)
BODCQO pH soacutelidos suspensos (SS) azoto de Kjeldahl (NTK) azoto amoniacal e metais
pesados (Renou et al 2008) Na tabela 1 apresentam-se as caracteriacutesticas tiacutepicas de
lixiviados jovens e velhos
Face agraves composiccedilotildees apresentadas por estes dois tipos de lixiviados eacute crucial o seu
tratamento uma vez que lixiviados natildeo tratados podem permear os solos poluindo-os
misturar-se com aacuteguas subterracircneas e superficiais tornando-as inadequadas para fins
humanos ou mesmo desaconselhando a sua utilizaccedilatildeo para qualquer outro fim (Zhao et al
2010b)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 1 ndash Caracteriacutesticas tiacutepicas de lixiviado (Deng and Englehardt 2007)
Lixiviado
Jovem (lt 1-2 anos) Velho (gt 5-10 anos)
pH 6 66 ndash 75
CQO (mgL) 3000 - 60000 100 ndash 500
CBO5CQO 06 ndash 10 0 ndash 03
COT (mgL) 1500 - 20000 80 ndash 160
TSS (mgL) 200 ndash 2000 100 - 400
N-NH3 (mgL) 10 - 800 20 ndash 40
N-Orgacircnico (mgL) 10 ndash 800 80 - 120
Ca2+ (mgL) 200 - 3000 100 ndash 400
Mg2+ (mgL) 50 ndash 15000 50 - 200
SO42- (mgL) 50 - 1000 20 ndash 50
Cl- (mgL) 200 - 3000 100 - 400
24 Tratamento de Lixiviados
Os meacutetodos existentes para o tratamento de lixiviados de aterros sanitaacuterios podem ser
classificados como quiacutemicos fiacutesicos ou bioloacutegicos Os meacutetodos fiacutesicos mais utilizados satildeo o
arejamente e a filtraccedilatildeo por membranas A coagulaccedilatildeo-floculaccedilatildeo a precipitaccedilatildeo quiacutemica e
os meacutetodos de oxidaccedilatildeo quiacutemica ou eletroquiacutemica encontram-se entre os meacutetodos quiacutemicos
mais usados (Guo et al 2010) Descrevem-se em seguida alguns dos meacutetodos disponiacuteveis
para o tratamento deste tipo de lixiviados
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
8
241 Transferecircncia de Lixiviados
A transferecircncia de lixiviados para sistemas de tratamento de esgoto domeacutestico e a reciclagem
do lixiviado ao aterro satildeo dois sistemas usados para a resoluccedilatildeo do problema colocado pela
existecircncia das aacuteguas lixiviantes
Tratamento combinado com esgoto domeacutestico
Haacute alguns anos este tratamento era comum no tratamento de lixiviado devido agrave sua
manutenccedilatildeo faacutecil e ao reduzido custo de operaccedilatildeo Poreacutem esta opccedilatildeo tem sido posta em
causa devido agrave presenccedila de compostos orgacircnicos inibitoacuterios com baixa biodegrabilidade e agrave
presenccedila de metais pesados no lixiviado o que reduz a eficiecircncia do tratamento e conduz a
um aumento da concentraccedilatildeo destes constituintes no efluente Um argumento a favor deste
tratamento alternativo eacute o facto de natildeo ser necessaacuterio adicionar foacutesforo e azoto uma vez
que o primeiro se encontra no esgoto domeacutestico e o segundo no lixiviado (Renou et al 2008)
Reciclagem
A reciclagem do lixiviado tem sido utilizada nos uacuteltimos dez anos visto ser uma das opccedilotildees
disponiacuteveis menos cara Um dos benefiacutecios desta teacutecnica eacute o facto do aumento de
recirculaccedilatildeo de lixiviado aumentar o teor de humidade num sistema de reator controlado e
promover a distribuiccedilatildeo de nutrientes e enzimas Desta forma natildeo soacute aumenta a qualidade do
lixiviado como tambeacutem diminui o tempo necessaacuterio agrave estabilizaccedilatildeo de vaacuterias deacutecadas para 2 a
3 anos (Renou et al 2008)
242 Tratamento Bioloacutegico
Devido agrave sua fiabilidade simplicidade e razatildeo custo-eficiecircncia elevada o tratamento
bioloacutegico eacute o mais comum no tratamento da maior parte dos lixiviados contendo altas
concentraccedilotildees de BOD A biodegradaccedilatildeo eacute realizada por microrganismos que podem degradar
os compostos orgacircnicos obtendo-se dioacutexido de carbono em condiccedilotildees aeroacutebias e biogaacutes (uma
mistura que conteacutem essencialmente CO2 e CH4) em condiccedilotildees anaeroacutebias (Renou et al
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
9
2008) No entanto este meacutetodo pode ser aplicado apenas no tratamento de lixiviados jovens
uma vez que aiacute a concentraccedilatildeo de metais pesados eacute baixa a reduzida biodegrabilidade dos
outros tipos de lixiviados impede que este processo seja efetivo (Zhao et al 2010a)
Tratamento Aeroacutebio
O tratamento aeroacutebio deve permitir uma reduccedilatildeo parcial de poluentes orgacircnicos
biodegradaacuteveis e tambeacutem deve conduzir agrave nitrificaccedilatildeo do azoto amoniacal Os processos
bioloacutegicos aeroacutebios baseados no crescimento de biomassa suspensa tais como lagoas
arejadas lamas ativadas e reatores descontiacutenuos sequenciais (SBR) tecircm sido amplamente
estudados e aplicados (Renou et al 2008)
As lagoas arejadas satildeo geralmente vistas como um meacutetodo eficaz para a remoccedilatildeo de agentes
patogeacutenicos compostos orgacircnicos e inorgacircnicos e de custos de operaccedilatildeo e manutenccedilatildeo
reduzidos Estes atributos fazem delas escolhas populares para o tratamento de aacuteguas
residuais (Renou et al 2008)
O processo de lamas ativadas eacute muito aplicado como tratamento de aacuteguas residuais e como
co-tratamento de lixiviados e esgoto No entanto nas ultimas deacutecadas este meacutetodo mostrou
ser insuficiente para lidar com lixiviados de aterros sanitaacuterios apesar de poder ser eficiente
na remoccedilatildeo de carbono orgacircnico nutrientes e teor de azoto apresenta demasiadas
desvantagens tais como (Renou et al 2008)
sedimentaccedilatildeo inadequada e necessidade de mais arejamento
alto custo energeacutetico e produccedilatildeo de lamas
inibiccedilatildeo microbiana devido agrave elevada concentraccedilatildeo de azoto amoniacal
O sistema SBR eacute adequado para os processos nitrificaccedilatildeo e desnitrificaccedilatildeo uma vez que
fornece um regime de exploraccedilatildeo compatiacutevel com a oxidaccedilatildeo do carbono orgacircnico e a
nitrificaccedilatildeo A grande flexibilidade deste processo eacute particularmente importante quando se
considera o tratamento de lixiviados com um elevado grau de variabilidade em termos de
qualidade e quantidade (Renou et al 2008)
Tratametno Anaeroacutebio
O tratamento anaeroacutebio eacute adequado para tratar efluentes de elevada carga orgacircnica tais
como lixiviados de aterros jovens Contrariamente aos processos aeroacutebios a digestatildeo
anaeroacutebia conserva energia e produz muito poucos soacutelidos embora as velocidades de reaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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sejam baixas Aleacutem disso eacute possiacutevel utilizar o metano produzido para aquecer o digestor que
trabalha geralmente a 35 ordmC (Wiszniowski et al 2006 Renou et al 2008) Podem ser
utilizados diferentes reatores tais como filtros anaeroacutebios reactores descontiacutenuos
sequenciais anaeroacutebios (SBRA) (Wiszniowski et al 2006)
As principais vantagens deste processo satildeo (Wiszniowski et al 2006)
a elevada eficiecircncia na remoccedilatildeo de substrato (gt 90 de BOD)
ser necessaacuterio um teor reduzido de foacutesforo como nutriente para o crescimento das
bacteacuterias anaeroacutebias
uma produccedilatildeo reduzida de lamas
um baixo consumo energeacutetico
a produccedilatildeo de biogaacutes que pode ser reaproveitada
As principais desvantagens residem (Wiszniowski et al 2006)
nos metais pesados podem dificultar a digestatildeo
na toxicidade do amoniacuteaco e na dificuldade em eliminaacute-lo
no facto de ser sensiacutevel a alteraccedilotildees de pH e de temperatura
243 Tratamentos Fiacutesico-Quiacutemicos
Coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
A coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo tem sido utilizada para remoccedilatildeo de CQO cor turbidez e SS (Bashir
et al 2009) Pode ser utilizada com sucesso no tratamento de lixiviados de aterros velhos Eacute
muito usada como um preacute-tratamento para a osmose inversa ou o tratamento bioloacutegico ou
como um passo de tratamento de polimento final a fim de remover mateacuteria orgacircnica natildeo
biodegradaacutevel O sulfato de alumiacutenio o sulfato ferroso e o sulfato-cloro feacuterrico tem sido os
coagulantes mais usados embora possam ser usados poliacutemeros sinteacuteticos e biofloculantes
Existem trabalhos publicados da accedilatildeo de biofloculantes em comparaccedilatildeo com os coagulantes
inorgacircnicos tradicionais para a diminuiccedilatildeo de aacutecidos huacutemicos (Renou et al 2008)
Vaacuterios estudos tecircm sido relatados na anaacutelise de coagulaccedilatildeo-floculaccedilatildeo para o tratamento de
lixiviados visando a otimizaccedilatildeo do processo ou seja a seleccedilatildeo do coagulante mais
apropriado a identificaccedilatildeo das melhores condiccedilotildees experimentais e a avaliaccedilatildeo do pH oacutetimo
Poreacutem este tratamento apresenta desvantagens como a produccedilatildeo de lamas consistentes e o
aumento da concentraccedilatildeo de alumiacutenio ou ferro na fase liacutequida (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Precipitaccedilatildeo Quiacutemica
A precipitaccedilatildeo quiacutemica tem sido muito utilizada como preacute-tratamento com o objetivo de
remover o azoto amoniacal Alguns estudos confirmaram que o desempenho do processo de
lamas ativadas poderia ser significativamente afetado por uma elevada concentraccedilatildeo de
azoto amoniacal pois a remoccedilatildeo de CQO diminui de 95 para 79 quando a concentraccedilatildeo de
azoto amoniacal no efluente aumenta de 50 para 800 mg L-1 (Renou et al 2008) Nestes
casos a precipitaccedilatildeo quiacutemica pode ser usada para aumentar o rendimento dos processos
bioloacutegicos
Adsorccedilatildeo
A adsorccedilatildeo de poluentes em carbono ativado em colunas ou na forma de poacute proporciona
uma melhor reduccedilatildeo dos niacuteveis de CQO bastante melhor que a resultante do uso de meacutetodos
quiacutemicos qualquer que seja a concentraccedilatildeo da mateacuteria orgacircnica A principal desvantagem
deste meacutetodo eacute a necessidade de regeneraccedilatildeo frequente das colunas ou em alternativa um
consumo elevado de carvatildeo ativado em poacute
A adsorccedilatildeo por carvatildeo ativado tem sido utilizado juntamente como o tratamento bioloacutegico
para o tratamento eficaz de lixiviado de aterro Os compostos natildeo biodegradaacuteveis a CQO
inerte e a cor podem ser reduzidas por este processo a niacuteveis aceitaacuteveis para lixiviados
tratados biologicamente (Renou et al 2008)
Air stripping
O esgotamento de soluccedilotildees eacute o meacutetodo mais comum para eliminar elevadas concentraccedilotildees de
azoto amoniacal no tratamento de aacuteguas residuais Por norma encontram-se niacuteveis elevados
de azoto amoniacal nos lixiviados e este meacutetodo pode ser bem sucedido para a eliminaccedilatildeo
deste poluente Para que este meacutetodo seja eficiente eacute necessaacuterio usar valores de pH elevados
e tratar o gaacutes libertado com H2SO4 ou HCl No entanto este meacutetodo apresenta alguns
inconvenientes nomeadamente o NH3 que eacute libertado para a atmosfera podendo causar um
grave problema de poluiccedilatildeo se o amoniacuteaco natildeo for bem absorvido nas soluccedilotildees de H2SO4 ou
HCl Outros problemas na torre de extraccedilatildeo satildeo causados pelo carbonato de caacutelcio utilizado
no ajuste do pH e a formaccedilatildeo de espumas o que impotildee a utilizaccedilatildeo de torres de extraccedilatildeo
grande (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Oxidaccedilatildeo Quiacutemica
A oxidaccedilatildeo quiacutemica eacute um meacutetodo que pode ser usado para o tratamento de efluentes
contendo compostos refrataacuterios como os lixiviados Recentemente tem-se verificado um
interesse crescente em processos apelidados de processos oxidativos avanccedilados (POA) (Renou
et al 2008) A maioria deles com excepccedilatildeo da ozonizaccedilatildeo simples que utiliza apenas O3 usa
uma combinaccedilatildeo de oxidantes fortes tais como O3 e H2O2 irradiaccedilatildeo ultravioleta ultrasons
ou feixe de eletrotildees e catalisadores (iotildees metaacutelicos de transiccedilatildeo ou fotocalisadores) tais
como iotildees de ferro (oxidaccedilatildeo de Fenton) e TiO2 (Renou et al 2008 Vilar et al 2011 Cortez
et al 2011) No entanto verificam-se alguns inconvenientes na aplicaccedilatildeo de POAs dos quais
se destacam os consumos elevados de energia eleacutetrica e a necessidade de doses elevadas de
oxidante para ocorrer a mineralizaccedilatildeo completa dos poluentes tornando os processos
economicamente caros (Renou et al 2008 Wiszniowski et al 2006)
244 Tratamento por Membranas
A microfiltraccedilatildeo a nanofiltraccedilatildeo a ultrafiltraccedilatildeo e a osmose inversa satildeo os principais
processos de membrana aplicados no tratamento de lixiviado de aterros sanitaacuterios (Renou et
al 2008)
Microfiltraccedilatildeo
A microfiltraccedilatildeo eacute eficaz na remoccedilatildeo de coloides e de material em suspensatildeo Poreacutem natildeo
pode ser utilizado sozinho sendo usado como um preacute-tratamento de outro processo de
membranas como ultrafiltraccedilatildeo nanofiltraccedilatildeo e osmose inversa (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Nanofiltraccedilatildeo
A tecnologia de nanofiltraccedilatildeo tem uma abordagem versaacutetil para alcanccedilar vaacuterios objetivos da
qualidade da aacutegua tais como controle de contaminantes orgacircnicos inorgacircnicos e
microbianos As membranas de nanofiltraccedilatildeo estudadas normalmente satildeo feitas de filmes
polimeacutericos com um cut-off molecular entre 200 e 2000 Da A alta taxa de rejeiccedilatildeo de iotildees
sulfatos e de mateacuteria orgacircnica dissolvida juntamente com a baixa rejeiccedilatildeo de cloreto de
soacutedio reduz o volume do concentrado Poreacutem a aplicaccedilatildeo bem sucedida desta tecnologia
requer um controlo eficaz das incrustaccedilotildees da membrana Na realidade um grande gama de
constituintes podem contribuir para a formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees na membrana como
substacircncias orgacircnicas e inorgacircnicas dissolvidas partiacuteculas coloidais e suspensas (Renou et al
2008)
Ultrafiltraccedilatildeo
A ultrafiltraccedilatildeo (UF) eacute eficaz para eliminar macromoleacuteculas e pequenas partiacuteculas mas eacute
fortemente dependente do tipo de material que constitui a membrana A UF por ser utilizada
como ferramenta para fracionar mateacuteria orgacircnica e tambeacutem avaliar a massa molecular
predominante de poluentes orgacircnicos Por outro lado testes do permeado da membrana pode
fornecer informaccedilatildeo sobre a recalcitracircncia e a toxicidade das fraccedilotildees permeadas (Renou et
al 2008)
Osmose Inversa
A osmose inversa (OI) parece ser um dos meacutetodos mais promissores e eficiente entre os novos
processos de tratamento de lixiviados No passado vaacuterios estudos realizados tanto em
laboratoacuterio como agrave escala industrial demonstraram elevados desempenhos da OI na
separaccedilatildeo de poluentes de lixiviados No entanto dois problemas foram identificados como
grandes inconvenientes para aplicaccedilatildeo destes processos no tratamento de lixiviados que satildeo
a formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees na membrana (impondo a necessidade de um preacute-tratamento
extensivo ou a limpeza quiacutemica das membranas resultando numa vida curta das membranas e
diminuindo a produtividade do processo) e a geraccedilatildeo de grande volume de concentrado (que
tem de ser descarregado ou ainda tratado) (Renou et al 2008)
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245 Tratamentos Eletroquiacutemicos
Nos uacuteltimos anos meacutetodos eletroquiacutemicos foram aplicados no tratamento de mateacuteria orgacircnica
com elevada toxicidade e baixa degrabilidade bioloacutegica Meacutetodos tais como eletrocoagulaccedilatildeo
(EC) oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica e eletro-foto-oxidaccedilatildeo foram frequentemente utilizados no
tratamento de aacuteguas residuais origem tecircxtil e da industria do azeite No tratamento de
lixiviado estes meacutetodos tambeacutem se tornaram importantes Na maioria dos estudos
especialmente o meacutetodo de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica foi estudado com o objetivo de aumentar
a eficiecircncia do meacutetodo testando vaacuterios paracircmetros nomeadamente materiais do acircnodo que
tenham elevada atividade eletrocataliacutetica e elevado potencial de produccedilatildeo de oxigeacutenio ativo
(Atmaca 2009)
ElectrocuagulaccedilatildeoFlotaccedilatildeo
A eletrocoagulaccedilatildeo (EC) eacute uma teacutecnica eletroquiacutemica considerada bastante simples que
requer equipamento baacutesico e que pode reduzir consideravelmente a carga orgacircnica (Ilhan et
al 2008) A EC envolve a produccedilatildeo de coagulantes in situ por aplicaccedilatildeo de uma diferenccedila de
potencial entre os eleacutetrodos atraveacutes de uma fonte de corrente externa levando agrave oxidaccedilatildeo do
acircnodo (Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009) A quantidade de metal dissolvido ou depositado
depende da quantidade de eletricidade que passa atraveacutes da soluccedilatildeo (Liu et al 2010) A
reaccedilatildeo que descreve a oxidaccedilatildeo do metal M de que eacute formado o acircnodo eacute a seguinte
No acircnodo
(1)
No caacutetodo em meio aacutecido pode dar-se a reaccedilatildeo de formaccedilatildeo do H2 por reduccedilatildeo dos prototildees
(reaccedilatildeo 2) ou em meio alcalino por reduccedilatildeo da H2O (reaccedilatildeo 3) Em ambos os casos o pH
aumenta durante a eletroacutelise e os iotildees Fe2+ reagem para formar hidroacutexidos metaacutelicos (reaccedilatildeo
4)
(2)
(3)
(4)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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O OH- produzido na reaccedilatildeo 4 causa um aumento do pH durante a eletroacutelise (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Os metais mais usados como acircnodos satildeo o Fe e o Al dando origem respectivamente aos iotildees
Fe2+ e Al3+ que se hidrolizam imediatamente a ferro polimeacuterico ou hidroacutexido de alumiacutenio na
presenccedila de O2 Estes hidroacutexidos polimeacutericos como Fe(H2O)63+ Fe(H2O)5(OH)2+
Fe(H2O)4(OH)2+ Fe2(H2O)8(OH)24+ e Fe2(H2O)6(OH)4
4+ ou Al(OH)2+ Al(OH)2+ Al2(OH)2
4+Al(OH)4minus
Al6(OH)153+ Al7(OH)17
4+ satildeo excelentes agentes coagulantes Os gases envolvidos no eleacutectrodo
podem colapsar e causar flotaccedilatildeo das partiacuteculas coaguladas (Mollah et al 2004 Liu et al
2010)
(5)
(6)
Quando se utilizam acircnodos de ferro Fe(OH)3 precipita a pH superior a 55 (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Os prototildees produzidos nas reaccedilotildees 5 e 6 podem ser diretamente reduzidos a H2 gasoso no
caacutetodo segundo a reaccedilatildeo 7 (Ilhan et al 2008 Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009)
(7)
Em meio aacutecido a pH inferior a 5 eacute dissolvida uma quantidade de acircnodo de ferro maior do
que a esperada pela lei de Faraday devido ao ataque quiacutemico de prototildees (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Principais fatores que influenciam a EC
Densidade de Corrente
A densidade de corrente aplicada eacute importante na EC uma vez que eacute o uacutenico paracircmetro
operacional que pode ser controlado diretamente Neste sistema a densidade de corrente
determina a quantidade de iotildees Al3+ ou Fe2+ que satildeo libertados dos respetivos eleacutetrodos (Chen
2004)
Temperatura
A temperatura tem influecircncia na EC Estudos efetuados sobre a oxidaccedilatildeodissoluccedilatildeo de
acircnodos de Al no intervalo de temperatura de 2 a 90 ordmC concluiacuteram que a eficiecircncia de
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corrente relativa ao acircnodo de Al aumenta rapidamente quando a temperatura da mistura
reacional varia de 2 a 30 ordmC O aumento da temperatura vai acelerar a velocidade de
destruiccedilatildeo da membrana de oacutexido aumentando a eficiecircncia de corrente Poreacutem quando a
temperatura sobe acima de 60 ordmC a eficiecircncia de corrente comeccedila a baixar Neste caso o
volume do coloacuteide Al(OH)3 diminui e os poros formados no acircnodo de Al fecham- se Estes
fatores devem ser responsaacuteveis pela diminuiccedilatildeo da eficiecircncia de corrente (Liu et al 2010
Chen 2004)
pH
O pH da soluccedilatildeo tem um papel importante nos processos de EC (Liu et al 2010) Os efeitos do
pH de misturas reacionais ou de aacuteguas residuais na EC refletem-se na eficiecircncia de corrente e
na solubilidade dos hidroacutexidos de metal formados
Geralmente a eficiecircncia de corrente dos processos de EC com alumiacutenio eacute mais elevada em
condiccedilotildees aacutecidas ou alcalinas do que em condiccedilotildees neutras O desempenho do tratamento
depende da natureza dos poluentes sendo a melhor remoccedilatildeo de poluente obtida a pH
proacuteximo de 7 O consumo de energia eacute no entanto maior a pH neutro devido agrave variaccedilatildeo da
condutividade Para condutividades elevadas o efeito de pH natildeo eacute significativo (Chen 2004)
Na gama de pH 4 ndash 9 formam-se Al(OH)2+ Al(OH)2+ Al2(OH)2
4+ Al(OH)3 e Al13(OH)327+ A
superfiacutecie destes compostos eacute carregada positivamente o que pode levar agrave neutralizaccedilatildeo
eletroquiacutemica por adsorccedilatildeo
A pH gt 10 forma-se maioritariamente Al(OH)4- e o efeito de coagulaccedilatildeo baixa rapidamente A
pH baixo Al3+ eacute o iatildeo maioritaacuterio e natildeo tem efeito coagulante
A evoluccedilatildeo de H2 no caacutetodo iraacute aumentar a concentraccedilatildeo de OH- Assim o pH na soluccedilatildeo
aquosa aumenta quando o pH da aacutegua original estaacute no intervalo 4 ndash 9 No entanto quando o
pH da aacutegua original eacute maior do que 9 o pH da aacutegua tratada iraacute diminuir (Liu et al 2010)
Materiais dos Eleacutetrodo
A Coagulaccedilatildeo Quiacutemica (CQ) e a EC baseiam-se no mesmo fenoacutemeno no qual as partiacuteculas
carregadas em suspensatildeo coloidal satildeo neutralizadas por colisatildeo muacutetua com iotildees de hidroacutexidos
metaacutelicos e aglomerados seguido de sedimentaccedilatildeo e flutuaccedilatildeo A diferenccedila entre EC e CQ eacute
principalmente a forma como o ferro ou alumiacutenio satildeo facultados agrave soluccedilatildeo A EC eacute um
processo que consiste em criar flocos de hidroacutexido metaacutelico por eletrodissoluccedilatildeo de acircnodos
soluacuteveis (Fe ou Al) enquanto que a CQ consiste em hidrolisar sais metaacutelicos de ferro ou
alumiacutenio sendo os sulfatos e os cloretos feacuterricos e de alumiacutenio os mais usados como
coagulantes no tratamento de aacutegua Algumas vantagens da EC relativamente CQ satildeo (Liu et
al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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1 Na coagulaccedilatildeo quiacutemica a hidroacutelise de sais metaacutelicos conduz a uma diminuiccedilatildeo do pH
sendo sempre necessaacuterio corrigir o pH do efluente A coagulaccedilatildeo quiacutemica eacute altamente
sensiacutevel agraves variaccedilotildees do pH e uma coagulaccedilatildeo eficaz eacute obtida a pH 6-7 Na
eletrocoagulaccedilatildeo o efeito da neutralizaccedilatildeo torna-se efetivo numa gama ampla de pH
entre 4 e 9
2 Os flocos formados pela EC apesar de similares aos da CQ tendem a ser maiores
contendo menos ligaccedilotildees com a aacutegua sendo resistentes ao aacutecido e muito mais
estaacuteveis A CQ eacute sempre seguida de uma sedimentaccedilatildeo e uma filtraccedilatildeo enquanto que
o processo de EC pode ser seguido pela sedimentaccedilatildeo ou flutuaccedilatildeo naturais As bolhas
de gaacutes produzidas durante a eletroacutelise podem levar os poluentes para a superfiacutecie da
soluccedilatildeo onde podem ser mais facilmente concentrados e removidos
3 As lamas formadas pela EC satildeo facilmente fixaacuteveis e faacuteceis de separar da aacutegua porque
satildeo compostas maioritariamente de oacutexidoshidroacutexidos metaacutelicos Apesar disto esta eacute
uma teacutecnica de baixa produccedilatildeo de lamas
4 O uso de produtos quiacutemicos eacute evitado no processo de EC Assim natildeo eacute preciso
neutralizar o excesso de quiacutemicos e eacute evitada uma poluiccedilatildeo secundaacuteria causada por
substacircncias quiacutemicas que satildeo adicionadas pois na EC apenas se verifica a
solubilizaccedilatildeo dos acircnodos
5 O processo de EC tem a vantagem de tratar o efluente com temperaturas baixas e
baixa turvaccedilatildeo Nestas condiccedilotildees a CQ tem dificuldade em encontrar um resultado
satisfatoacuterio
6 A EC requer equipamento simples e eacute faacutecil de operar
As principais desvantagens da EC satildeo (Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009)
Passivaccedilatildeo do acircnodo pela deposiccedilatildeo de lamas nos eleacutectrodos que pode inibir o
processo eletroliacutetico no modo de operaccedilatildeo contiacutenuo
Altas concentraccedilotildees de iotildees ferro e alumiacutenio no efluente que tecircm que ser removidas
posteriormente
Na Figura 3 apresenta-se um esquema do mecanismo reacional de eletrocoagulaccedilatildeo
eletrofloculaccedilatildeo
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Figura 3 - Esquema do processo de eletrocoagulaccedilatildeo (adaptado de Mollah et al 2004)
A eletrocoagulaccedilatildeo eacute eficiente na remoccedilatildeo de soacutelidos suspensos bem como oacuteleos e gorduras
Provou-se ser eficaz no tratamento de aacutegua potaacutevel para operaccedilotildees marinhas e mesmo para o
abastecimento de aacutegua para processos industriais (Chen 2004)
Oxidaccedilatildeo Eletroquiacutemica
A oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica tem sido amplamente investigada como um meio eficaz de controlo
de poluiccedilatildeo da aacutegua e no tratamento de aacuteguas residuais Uma vantagem importante da
oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute oxidar poluentes orgacircnicos em CO2 e aacutegua a fim de evitar um
problema de mudanccedila de uma fase para outra dos contaminantes Tambeacutem a operaccedilatildeo a
temperatura ambiente e pressatildeo atmosfeacuterica impede volatilizaccedilatildeo e a descarga dos resiacuteduos
que natildeo satildeo tratados e a reaccedilatildeo pode ser simplesmente terminada (Deng and Englehardt
2007) O processo de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute particularmente interessante uma vez que os
eletrotildees fornecidos permitem uma versaacutetil eficiente facilmente automatizaacutevel e limpa
tecnologia (Panizza et al 2010)
Nos uacuteltimos anos os processos oxidativos avanccedilados (POA) tecircm sido propostos como uma
alternativa eficiente e emergente para o tratamento de efluentes que contecircm poluentes
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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toacutexicos ou refrataacuterios Muitos processos tais como oxidaccedilatildeo de Fenton ozonizaccedilatildeo oxidaccedilatildeo
eletroquiacutemica e os seus processos combinados foram investigados (Zhou et al 2011)
Durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica os poluentes podem ser oxidados quer diretamente como
indiretamente (Deng and Englehardt 2007 Primo et al 2009 Zhang et al 2011) isto eacute no
acircnodo alguns compostos podem ser diretamente oxidados Aleacutem disso reaccedilotildees de oxidaccedilatildeo
podem ocorrer no seio da soluccedilatildeo atraveacutes de espeacutecies oxidantes geradas electroliticamente
Propotildee-se que a degradaccedilatildeo de amoniacuteaco ocorre principalmente devido ao processo de
oxidaccedilatildeo indirecta na presenccedila de iotildees cloreto No entanto a oxidaccedilatildeo de amoniacuteaco pode
levar a formaccedilatildeo de iotildees nitrato (Primo et al 2009)
A Figura 4 ilustra os diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo (Anglaba et al 2009)
Figura 4 - Diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica (a) oxidaccedilatildeo directa e (b) oxidaccedilatildeo indirecta (adaptado de Anglada et al 2009)
Na oxidaccedilatildeo direta os poluentes satildeo destruiacutedos diretamente na superfiacutecie do acircnodo e pode
tomar duas vias diferentes
Conversatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo apenas parcialmente oxidados (reaccedilatildeo
8) podendo ser necessaacuterio um tratamento subsequente
(8)
Combustatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo transformados em aacutegua dioacutexido de
carbono inorgacircnicos e outros componentes (reaccedilatildeo 9)
(9)
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Na oxidaccedilatildeo indireta onde um mediador (HClO H2S2O8 HO e outros) eacute eletroquimicamente
gerado para efetuar a oxidaccedilatildeo (Deng and Englehardt 2007 Anglada et al 2009) As reaccedilotildees
responsaacuteveis pela oxidaccedilatildeo indireta durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica satildeo as seguintes (Deng
and Englehardt 2007)
Reaccedilotildees anoacutedicas
(10)
(11)
(12)
Reaccedilotildees no seio da soluccedilatildeo
(13)
(14)
Reaccedilotildees catoacutedicas
(15)
(16)
Eletro-Fenton
Existem sistemas hiacutebridos que consistem em processos de oxidaccedilatildeo diferentes tais como
oxidaccedilatildeo Fenton sendo um meacutetodo frequentemente usado com o objetivo de aumentara
eficiecircncia dos meacutetodos eletroquiacutemicos (Atmaca 2009)
O processo Fenton tem atraiacutedo grande interesse devido agrave sua capacidade de gerar radicais
hidroxilo (HO) atraveacutes da decomposiccedilatildeo de H2O2 por Fe2+ em condiccedilotildees aacutecidas Aleacutem disso
pode ser aplicada a uma vasta gama de poluentes orgacircnicos devido agrave sua simplicidade e
facilidade de aplicaccedilatildeo em condiccedilotildees suaves de temperatura e pressatildeo A eficiecircncia deste
processo pode ser consideravelmente melhorada pela aplicaccedilatildeo de eletricidade para gerar
radicais HO adicionais chamando assim processo eletro-Fenton O processo eletro-Fenton
inclui as vantagens combinadas de eletroquiacutemica e os meacutetodos de tratamento Fenton Este
processo permite a produccedilatildeo de mais radicais HO sendo reforccedilada a oxidaccedilatildeo dos compostos
orgacircnicos Em meio aacutecido o poder oxidante de H2O2 pode ser melhorado com o meacutetodo
eletro-Fenton onde uma pequena quantidade de Fe2+ eacute adicionada como catalisador na
soluccedilatildeo contaminada para gerar HO e Fe3+ das reaccedilotildees de Fenton (Mohajeri et al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 3 ndash Materiais e Meacutetodos
O efluente utilizado neste trabalho foi recolhido agrave entrada do tratamento bioloacutegico numa
ETRS A amostra recolhida foi caraterizada tendo em conta os seguintes paracircmetros CQO
COf soacutelidos totais (ST) soacutelidos suspensos (SS) soacutelidos dissolvidos (SD) azoto amoniacal (N-
NH3) e azoto de Kjeldhal (NTK) Todas as anaacutelises foram efetuadas de acordo com o Standard
Methods encontrando-se as teacutecnicas usadas respectivamente nos anexos 1 a 3 Durante os
ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo forma recolhidas amostras agraves quais foram efetuadas as seguintes
anaacutelises CQO Carbono Orgacircnico Filtrado (COf) Azoto Total (NT) pH e condutividade
Nos pontos seguintes descrevem-se os reagentes os meacutetodos e as teacutecnicas utilizadas ao longo
do trabalho
31 ndash Reagentes
Na Tabela 2 encontram-se listados os reagentes usados para as vaacuterias determinaccedilotildees
analiacuteticas bem como o seu grau de pureza e marca
Tabela 2 ndash Reagentes utilizados na eletrocoagulaccedilatildeo e nos meacutetodos de anaacutelise
Reagentes Grau de Pureza Marca
Ensaios de EC e
determinaccedilotildees COf H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
CQO
K2Cr2O7 99 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
Ag2SO4 985 Carlo Erba
HgSO4 99 Fluka
FeH20N2O14S2 995 Merck
N-NH3 e TKN
NaOH 98 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
H3BO3 998 Panreac
K2SO4 998 AnalaR NORMAPUR
CuSO4 99-1005 Merck
Na2S2O3 1004 AnalaR NORMAPUR
Na2B4O7middot10H2O 995-105 Scharlau
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32 ndash Paracircmetros de Controlo
Todos os paracircmetros de controlo foram determinados de acordo os meacutetodos que se encontram
nos anexos 1 a 3
Carecircncia Quiacutemica de Oxigeacutenio
A CQO foi determinada em todas as amostras apoacutes o ensaio de EC A determinaccedilatildeo foi atraveacutes
do meacutetodo tritrimeacutetrico em refluxo fechado (anexo 1)
O digestor utilizado foi um Spectroquant TR 420 e o titulador automaacutetico foi da Metrohm 876
Dosimat plus
Carbono Orgacircnico filtrado e Azoto total
O COf e o azoto total foram determinados em todas as amostras apoacutes o tratamento de EC
utilizando o equipamento Total Organic Carbon Analyzer da Shimadzu TOC-V CSH O meacutetodo
usado para determinar este paracircmetro foi o meacutetodo da combustatildeo a alta temperatura Antes
de proceder agrave medida do COf no referido aparelho as amostras da EC foram filtradas com
filtros de 1 μm e acidificadas com H2SO4 de forma a atingir pH 3 ndash 4
pH
Mediu-se o pH das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC no equipamento pHmeter
HI 931400
Condutividade
As medidas de condutividade das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC foram
efetuadas com um condutiviacutemetro Mettler Toledo
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33 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Apoacutes a caraterizaccedilatildeo inicial das amostras realizaram-se os ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo com
o objetivo de precipitar a mateacuteria suspensa e dissolvida existente no lixiviado Numa
primeira fase de tratamento com EC foram feitos ensaios de otimizaccedilatildeo das condiccedilotildees a
aplicar tendo-se variado primeiro a diferenccedila de potencial aplicada (entre 6 e 12 V)
Verificou-se que natildeo havia uma boa reprodutibilidade das condiccedilotildees experimentais pelo que
se passou a aplicar uma intensidade de corrente constante 25 A apresentando-se nesta
dissertaccedilatildeo apenas estes uacuteltimos resultados Foram realizados ensaios de 3 horas a pH
natural pH 6 e a pH 4 com agitaccedilatildeo (100 rpm) e sem agitaccedilatildeo com diluiccedilatildeo (12) e sem
diluiccedilatildeo A Fabela 3 apresenta um resumo dos ensaios realizados Todos os ensaios foram
repetidos tendo sido efetuados dois a cinco ensaios para cada condiccedilatildeo experimental a
testar e as amostras recolhidas a intervalos de tempo diferentes para inferir da
reprodutibilidade dos resultados experimentais O tratamento foi realizado com acircnodos e
caacutetodos de ferro ambos com aacutereas de 40 cm2 A Figura 5 ilustra o esquema de montagem
experimental usada na EC
Figura 5 - Montagem experimental usada no tratamento de EC Legenda 1 ndash Fonte de alimentaccedilatildeo
2 ndash Eleacutetrodos de ferro 3 ndash Ceacutelula contendo o lixiviado 4 ndash Agitador magneacutetico 5 ndash Placa de agitaccedilatildeo
0000
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Tabela 3 ndash Resumo das vaacuterias condiccedilotildees aplicadas ao longo dos ensaios realizados com uma intensidade
de corrente aplicada de 25 A
Diluiccedilatildeo Agitaccedilatildeo pH inicial
11
sem 4
sem 6
sem natural (83)
Com (100 rpm) natural (8hellip)
12 sem natural (83)
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Capiacutetulo 4 ndash Resultados e Discussatildeo
Este capiacutetulo encontra-se dividido em duas partes a primeira onde satildeo apresentados os
resultados obtidos nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo das amostras de lixiviado e a segunda
que conteacutem caacutelculos relacionados com remoccedilotildees especiacuteficas de carga orgacircnica por consumo
de ferro e de energia eleacutetrica
As amostras utilizadas neste estudo foram obtidas no aterro sanitaacuterio da Resistrela na
Capinha Concelho do Fundatildeo As amostras foram recolhidas no tanque de equalizaccedilatildeo agrave
entrada do tratamento bioloacutegico aiacute existente em Fevereiro de 2012 Nas Tabelas 4 e 5
apresentam-se os resultados obtidos na caracterizaccedilatildeo da amostra recolhida Para a
determinaccedilatildeo da CQO e do COf foram ensaiadas diferentes diluiccedilotildees tendo-se verificado que
as mais adequadas eram respetivamente 150 e 1200 Esta eacute uma amostra tiacutepica de um
lixiviado novo dada a sua CQO
Tabela 4 ndash Resultados de CQO e COf obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Diluiccedilatildeo CQO CQO mg O2L-1 Diluiccedilatildeo COf COf mgL-1
150 17622
1100 7196
125 17517
120 17515 1200 7310
110 10325
Tabela 5 ndash Resultados de condutividade pH ST SS SD azoto amoniacal e azoto total de Kjeldahl
obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Condutividade (15 ordmC) mscm-1 pH STgL-1 SSgL-1 SDgL-1 N-NH3
mgL-1
NTK
mgL-1
294 837 2370 115 2270 4485 5141
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41 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Nesta secccedilatildeo encontram-se os resultados obtidos para as diferentes condiccedilotildees experimentais
ensaiadas tal como se encontra descrito na Tabela 3 Tal como jaacute foi referido anteriormente
todos os ensaios aqui apresentados foram realizados a uma intensidade de corrente aplicada
de 25 A
Cada uma das diferentes condiccedilotildees experimentais ensaiadas for repetida uma ou vaacuterias
vezes Para evitar grandes variaccedilotildees no volume dos ensaios e em simultacircneo haver
determinaccedilotildees da CQO a intervalos de tempos reduzidos as amostras em cada uma das
repeticcedilotildees foram recolhidas a tempos diferentes Deste modo por vezes para um
determinado tempo temos apenas um valor do paracircmetro em estudo ao qual continuamos a
chamar incorretamente ldquomeacutediardquo e para o qual consequentemente natildeo existe desvio
padratildeo A esses valores meacutedios da CQO foram ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau Na realidade
em alguns dos casos o ajuste de uma exponencial ou equaccedilatildeo do 2ordm grau podia ter sido
conseguido com resultados igualmente bons Contudo por razotildees de consistecircncia foram
sempre ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau
Para os outros paracircmetros de anaacutelise usados neste estudo COf NT pH e condutividade as
determinaccedilotildees natildeo foram tatildeo exaustivas apesar de terem sido calculadas sempre para mais
do que um ensaio Contudo seratildeo apresentados apenas os resultados para o ensaio em que
foram recolhidas mais amostras e que portanto apresenta um maior nuacutemero de resultados
411 ndash Amostras sem diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC agraves amostras de lixiviado sem diluiccedilatildeo a pH inicial natural com
e sem agitaccedilatildeo e a pH 6 e pH 4 sem agitaccedilatildeo Nas duas sub-secccedilotildees seguintes apresentam-
se respetivamente os resultados obtidos para a variaccedilatildeo ao longo do tempo da CQO e dos
restantes paracircmetros controlados COf NT condutividade e pH
4111 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo da CQO
Ensaios a pH natural sem agitaccedilatildeo
Realizaram-se 6 ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo de forma a determinar a evoluccedilatildeo
da CQO ao longo do tempo de ensaio Os resultados obtidos encontram-se na Tabela 6 e na
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
27
Figura 6 que tambeacutem contecircm informaccedilatildeo relativa agrave meacutedia e ao desvio padratildeo para os
resultados obtidos nos diferentes ensaios
Tabela 6 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo com a
respetiva meacutedia e desvio padratildeo
CQO g O2L
-1
t min A B C D E F Meacutedia DP
0 1851 1758 1866 1717 1775 1799 1794 057
10 1737
1683
1710 038
20 1701 1647
1674 038
30 1571
1522
1546 035
40 1593 1465 1499
1519 066
50 1411
1411
60 1350 1336
1328 1286 1331 1326 024
80 1278 1199 1300
1259 053
100 1244 1074
938
1085 153
120 1109 951 996
823 955 967 103
130
993
993
140
796 798
797 002
150
787 724
756 045
160
783 669
726 080
170
794 722
758 051
180
697 707 584 727 679 064
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
28
Figura 6 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo para as amostras recolhidas no ensaio de EC a pH natural
sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios A a F realizados
Consultando a Tabela 6 podemos concluir que em meacutedia para as 3 h de ensaio foram
removidos cerca de 11 g O2L-1 o que corresponde a uma remoccedilatildeo de CQO de 62
A anaacutelise da Figura 6 permite verificar que para o tempo de 180 minutos se comeccedila a verificar
a tendecircncia para a formaccedilatildeo de um patamar na curva ajustada aos dados experimentais o que
significa que se estaacute perto de se atingir o maacuteximo de remoccedilatildeo de CQO com uma eficiecircncia
energeacutetica aceitaacutevel
Ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo
Nos 4 ensaios de EC realizados a pH natural com agitaccedilatildeo (100 rpm) cujos resultados de CQO
se encontram na Tabela 7 e na Figura 7 verifica-se tal como no caso anterior uma boa
reprodutibilidade dos resultados A curva ajustada agrave meacutedia dos resultados apresenta uma
clara tendecircncia para formar um patamar a tempo inferior ao verificado no ensaio sem
agitaccedilatildeo Este facto traduz-se numa remoccedilatildeo de CQO menor que foi aqui de apenas 36 ao
fim de 3 h
Nestes ensaios pretendia-se minimizar problemas de passivaccedilatildeo do eleacutetrodo aumentando a
eficiecircncia EC Poreacutem a remoccedilatildeo da CQO foi menor provavelmente porque a agitaccedilatildeo
destruiacutea os flocos formados
y = 5E-07x3 - 4E-05x2 - 0071x + 17896 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
A
B
C
D
E
F
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 7 ndash Resultados da variaccedilatildeo da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC
realizados a pH natural com agitaccedilatildeo
CQO g O2L-1
t min G H I J Meacutedia DP
0 1736 1817 1845 1698 1774 069
10
1800
1592 1696 147
30
1645
1529 1587 082
40 1601
1429 1515 121
60
1523 1445
1484 055
80 1381
1262 1321 084
100
1341
1212 1276 091
120 1218
1229
1224
130 1213
1125 1169 062
140 1236 1270
1253
150 1094
1087 1090
160 1086 1150
1118
170 1138 1193
1166
180 1138 1264 1196 965 1141 128
Figura 7 ndash Valores da CQO das amostras recolhidas ao longo do tempo nos ensaios de EC realizados a pH
natural com agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
y = 3E-07x3 + 8E-05x2 - 00603x + 17635 Rsup2 = 097
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
G
H
I
J
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Ensaios a pH 6 sem agitaccedilatildeo
Para os 4 ensaios de EC realizadas a pH inicial 6 sem agitaccedilatildeo cujos resultados da CQO para
as amostras recolhidas se encontram na Tabela 8 e Figura 8 o pH da amostra foi ajustado
com H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC
Mais uma vez foi obtido o ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos resultados experimentais
com uma boa correlaccedilatildeo observando-se a formaccedilatildeo de um patamar para tempos superiores a
160 min A remoccedilatildeo total de CQO nas 3 h de ensaios foi de 64 ligeiramente superior ao
valor observando para o ensaio em que natildeo foi efetuada correccedilatildeo ao pH inicial da suspensatildeo
Tabela 8 ndash Resultados de CQO obtidos para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a pH 6
sem agitaccedilatildeo bem como a meacutedia e o desvio padratildeo para esses resultados
CQO g O2L
-1
t min K L M N Meacutedia DP
0 1758 1758 1848 1758 1780 045
10 1726
1758
1742 023
30
1544 1567 1555 016
40
1379
1379
60 1119
1206 1242 1189 063
80
986
1099 1043 081
100 810
904
857 066
120
831
826 828 003
130
721
721
140 647 683 733
687 043
150 624 691 719
678 049
160 628 591 731
650 073
170 630 595 707
644 057
180 635 598 689 607 632 041
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 8 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo par os diferentes ensaios de EC realizados a pH 6 sem
agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
Ensaios a pH 4 sem agitaccedilatildeo
Foram realizados 3 ensaios de EC a pH inicial 4 tendo-se efetuado a correccedilatildeo ao pH com
H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC Os resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO nos
diferentes ensaios encontram-se na Tabela 9 e na Figura 9 A meacutedia e o desvio padratildeo
apresentados na tabela foram calculados apenas com dois dos ensaios O e P uma vez que os
resultados obtidos no ensaio Q se afastam muito dos obtidos nos outros ensaios tal como se
pode verificar na Figura 9 Este resultado diferente ainda que com um andamento idecircntico
deve estar relacionado com algum erro experimental cometido
Uma equaccedilatildeo do 3ordm grau tambeacutem se ajusta com uma boa correlaccedilatildeo agrave meacutedia dos resultados
experimentais obtidos apresentando uma espeacutecie de patamar inicial para aleacutem do jaacute
habitual patamar final O andamento inicial da curva deve estar relacionado com a formaccedilatildeo
no iniacutecio do ensaio de partiacuteculas muito finas que vatildeo posteriormente dar origem aos
agregados que sedimentam Estas partiacuteculas finas levam mais tempo a sedimentar e
ldquocontaminamrdquo com mais facilidade as amostras recolhidas para a determinaccedilatildeo da CQO
dando origem a valores mais elevados
No cocircmputo geral a remoccedilatildeo da CQO foi inferior agrave dos outros ensaios realizados sem
agitaccedilatildeo tendo sido de 53
y = 1E-06x3 + 6E-05x2 - 01082x + 18182 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
K
L
M
N
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 9 ndash Resultados da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC realizados a pH 4
sem agitaccedilatildeo
CQO mg L-1
t min O P Q Meacutedia DP
0 1466 1342 1448 1404 067
10
1361 1491 1361 092
30
1363 1532 1363 120
40
1384
60
1074
1074
80 1071
1293 1071 157
100
813 1180 813 259
120 731
1062 731 234
130 679
679
140 721 635 1132 678 265
150 590 682
636 065
160 586 641 889 613 162
170 604 634
619 022
180 494 574 920 534 227
Figura 9 ndash Valores da CQO para as amostras recolhidas ao longo do tempo de EC para o ensaio realizado
a pH 4 sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia dos ensaios O e P
y = 2E-06x3 - 00006x2 - 00205x + 14095 Rsup2 = 098
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
O
P
Q
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
33
4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade
e pH
Na Tabela 10 e na Figura 10 encontram-se os resultados obtidos para as variaccedilotildees de COf e de
NT nos ensaios realizados a pH natural sem e com agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo As
remoccedilotildees globais de COf para as diferentes condiccedilotildees experimentais apresentam posiccedilotildees
relativas semelhantes agraves observadas para a CQO o que eacute explicado pelo facto da remoccedilatildeo da
carga orgacircnica nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo se dar essencialmente por
floculaccedilatildeocoagulaccedilatildeo com apenas uma reduzida remoccedilatildeo de carga orgacircnica por oxidaccedilatildeo
anoacutedica
Quanto agraves remoccedilotildees de azoto total satildeo bastante mais reduzidas e com um padratildeo idecircntico ao
observado pelo COf e pela CQO Esta menor remoccedilatildeo do NT pode estar relacionada com o
facto do azoto total englobar diferentes formas de azoto e o processo de EC poder ser mais
adequado para a remoccedilatildeo de algumas das formas
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH independentemente do seu valor inicial observa-se um aumento ao
longo dos ensaios sendo o valor final do pH das suspensotildees ao fim de 3 h de
aproximadamente 13 Esta subida do pH estaacute relacionada com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que
estatildeo na base da formaccedilatildeo de flocos e que iraacute levar agrave remoccedilatildeo da carga orgacircnica da
suspensatildeo
Em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo da condutividade ao longo dos ensaios observam-se que ao longo dos
ensaios realizados a diferentes condiccedilotildees experimentais sucessivos aumentos e reduccedilotildees
Estes periacuteodos devem estar relacionados respetivamente com fases de maior formaccedilatildeo de
hidroacutexidos com elevada condutividade com fases de formaccedilatildeo de flocos e consequente
precipitaccedilatildeo e reduccedilatildeo de condutividade
Tabela 10 - Remoccedilotildees de COf e de NT obtidas nos ensaios de EC a pH natural sem e com
agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo
Remoccedilatildeo COf NT
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 60 37
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo 100 rpm 50 28
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo 70 43
2611 - pH 4 - s agitaccedilatildeo 57 33
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
34
Figura 10 ndash Variaccedilatildeo da COf e NT relativos no tempo para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a)
pH natural sem agitaccedilatildeo b) pH 6 sem agitaccedilatildeo c) pH 4 sem agitaccedilatildeo d) pH natural com agitaccedilatildeo
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
Tempo minutos
pH natural com agitaccedilatildeo
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH natural
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempominutos
pH 6
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH 4
COf NT
a) b)
c) d)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 11 ndash Valores da condutividade e do pH para as amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC
realizados sem agitaccedilatildeo a) pH natural b) pH 6 e c) pH 4
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12 com o objetivo de estudar o
efeito da diluiccedilatildeo sobre a eficiecircncia do meacutetodo Na Tabela 11 e na Figura 12 encontram-se os
resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo de ensaio para os dois testes
realizados bem como a meacutedia e o desvio padratildeo dos dados recolhidos Observa-se uma
grande dispersatildeo de resultados na parte final do ensaio apoacutes 2 h que se traduz num
coeficiente de correlaccedilatildeo da equaccedilatildeo de 3ordf ordem ajustada aos dados experimentais pior
que os anteriores Para este resultado tambeacutem teraacute contribuiacutedo o facto de apenas se terem
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 6
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 4
Cond
pH
pH
a) b)
c)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
36
realizado 2 ensaios Tal como nos casos anteriores observou-se a tendecircncia para a formaccedilatildeo
de um patamar na curva ajustada para tempos superiores a 2 h
Apesar da remoccedilatildeo da CQO ter sido de cerca de 72 valor mais elevado do que nos ensaios
sem diluiccedilatildeo note-se que a remoccedilatildeo absoluta de CQO for muito inferior tendo sido cerca de
6 g Lmdash1 quando nos casos anteriores se tinham observado valores superiores a 11 g Lmdash1
Tabela 11 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
CQO g O2L
-1
t min R S Meacutedia DP
0 785 900 843 081
10
866 866
30 601 669 635 049
60
538 538
100 379 449 414 050
120 293
293
130 270
270
140 281 350 315 049
150 201 346 273 102
160 200 360 280 114
170 197 382 290 131
180 162 314 238 108
Figura 12 ndash Variaccedilatildeo da CQO das amostras recolhidas ao longo da EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
y = -8E-08x3 + 00002x2 - 00704x + 8727 Rsup2 = 098
00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
R
S
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
37
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH ao longo dos ensaios (Figura 13) foi idecircntica agrave dos ensaios sem
diluiccedilatildeo ie aumentou durante o ensaio ateacute atingir o valor de aproximadamente 13 e
mantendo-se nesse valor ateacute ao fim do ensaio A variaccedilatildeo da condutividade (Figura 13)
apresentou tambeacutem um comportamento semelhante ao dos ensaios sem diluiccedilatildeo embora com
variaccedilotildees menos bruscas o que eacute normal pois a concentraccedilatildeo de poluentes existentes e
hidroacutexidos formados estaacute reduzida a metade
Figura 13 ndash Variaccedilatildeo da condutividade e do pH ao longo EC realizado a pH natural com diluiccedilatildeo de 12
sem agitaccedilatildeo
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados
Na Figura 14 comparam-se as remoccedilotildees relativas de CQO de COf e de NT para os ensaios
realizados a diferentes valores de pH inicial sem agitaccedilatildeo Verifica-se que as maiores
remoccedilotildees de CQO foram obtidas para pH inicial natural e 6 A este uacuteltimo pH tambeacutem se
observaram as maiores remoccedilotildees absolutas de COf e de TN
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural com diluiccedilatildeo
Cond pH
pH
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
38
Figura 14 - Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e NT obtidas apoacutes 3h de tratamento de EC a pH
inicial natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo
Quando se comparam os ensaios realizados a pH natural com e sem agitaccedilatildeo (Figura 15)
observam-se remoccedilotildees absolutas de CQO de COf e de NT superiores para o ensaio realizado
sem agitaccedilatildeo Efetivamente a agitaccedilatildeo parece natildeo favorecer a formaccedilatildeo dos flocos ou
mesmo provocar a sua desagregaccedilatildeo
Aparentemente o facto de diluir o lixiviado original antes de efetuar o ensaio de
eletrocoagulaccedilatildeo tambeacutem natildeo introduz alteraccedilotildees positivas nos resultados pois a diluiccedilatildeo
leva a que as remoccedilotildees absolutas dos paracircmetros em anaacutelise decresccedilam significativamente
(Figura 16) O efeito da concentraccedilatildeo parece ser de extrema importacircncia sendo que quando
a concentraccedilatildeo eacute superior se devem formar flocos com massa criacutetica para sedimentarem com
maior facilidade
Na Figura 17 faz-se uma anaacutelise da remoccedilatildeo absoluta da CQO nas diferentes horas de ensaio
para os testes realizados a diferentes valores de pH inicial com e sem agitaccedilatildeo Verifica-se
que
A pH natural sem agitaccedilatildeo a remoccedilatildeo da CQO eacute a mais regular ao longo do tempo
Para os ensaios realizados a pH inicial 4 e 6 a remoccedilatildeo para a 3ordf hora eacute bastante
inferior agraves remoccedilotildees obtidas para as duas primeiras horas
Nos ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo a remoccedilatildeo durante a 3ordf hora eacute
miacutenima natildeo se justificando o prolongamento do ensaio para aleacutem de 2 h
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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verificamos uma remoccedilatildeo mais elevada da CQO na primeira hora de ensaio a pH 6 sem
agitaccedilatildeo Relativamente agrave segunda hora natildeo se verifica diferenccedilas significativas No entanto
na 3ordf hora verifica-se uma maior remoccedilatildeo no ensaio a pH natural sem agitaccedilatildeo
Figura 15 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC a pH inicial
natural com e sem agitaccedilatildeo
Figura 16 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC realizada a pH
inicial natural com e sem diluiccedilatildeo da amostra inicial
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 11 - pH natural - c agitaccedilatildeo 100 rpm
X0-X
CQO
COf
NT
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 12 - pH natural - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
40
Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
55
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
61
Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
4
Figura 1 - Esquema de tratamento de resiacuteduos soacutelidos numa ETRS1
22 Aterros Sanitaacuterios
O crescimento da populaccedilatildeo e o aumento de materiais de consumo tecircm originado quantidades
cada vez maiores de resiacuteduos soacutelidos urbanos Assim a deposiccedilatildeo em aterro sanitaacuterio torna-se
importante para lidar com os resiacuteduos soacutelidos gerados (Bashir et al 2009)
Segundo o Decreto-Lei nordm 1832009 de 10 de Agosto entende-se por aterro a instalaccedilatildeo de
eliminaccedilatildeo de resiacuteduos atraveacutes da sua deposiccedilatildeo acima ou abaixo da superfiacutecie natural
incluindo
i) As instalaccedilotildees de eliminaccedilatildeo internas considerando-se como tal os aterros onde o
produtor de resiacuteduos efetua a sua proacutepria eliminaccedilatildeo de resiacuteduos no local de produccedilatildeo
ii) Uma instalaccedilatildeo permanente considerando-se como tal a que tiver uma vida uacutetil
superior a um ano usada para armazenagem temporaacuteria
A disposiccedilatildeo final de resiacuteduos soacutelidos urbanos e industriais em aterro sanitaacuterio continua a ser
um meacutetodo amplamente aceite e utilizado principalmente devido agraves suas vantagens
econoacutemicas (Renou et al 2008 Pi et al 2009 Guo et al 2010 Panizza et al 2010
Orkun and Kuleyin 2010 Li et al 2011) Estudos comparativos entre os diversos meios
possiacuteveis de eliminaccedilatildeo dos resiacuteduos soacutelidos urbanos (aterros incineraccedilatildeo compostagem etc)
tecircm mostrado que o processo mais barato em termos de exploraccedilatildeo e de custos de capital eacute
1 httpwwwliporptuploadLiporficheirosPlano20EstratC3A9gico_2007_20016pdf (acedido em 19-6-2012)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
5
a deposiccedilatildeo em aterro (Renou et al 2008 Panizza et al 2010) Aleacutem disso o aterro
minimiza inconvenientes ambientais e permite decompor os resiacuteduos sob condiccedilotildees
controladas ateacute agrave sua eventual transformaccedilatildeo em materiais relativamente inertes eou
material estabilizados (Renou et al 2008)
Figura 2 ndash Corte esquemaacutetico de um aterro sanitaacuterio2
Apoacutes a deposiccedilatildeo em aterro os resiacuteduos soacutelidos sofrem alteraccedilotildees bioloacutegicas e fisico-
quiacutemicas Consequentemente a degradaccedilatildeo da fraccedilatildeo orgacircnica dos resiacuteduos em combinaccedilatildeo
com a aacutegua da chuva por percolaccedilatildeo leva agrave formaccedilatildeo de um liacutequido altamente contaminado
chamado ldquolixiviadordquo (Guo et al 2010) cuja infiltraccedilatildeo pode levar agrave contaminaccedilatildeo dos solos
e eventualmente agrave das aacuteguas subterracircneas (Veli et al 2008)
2 httpwwwreciclotecaorgbrDefaultaspID=7ampEditoria=2ampSubEditoria=3ampVer=1 (acedido em 19-6-2012)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
6
23 Lixiviados de aterros sanitaacuterios
Os lixiviados de aterros sanitaacuterios satildeo definidos como efluentes aquosos gerados como
consequecircncia da percolaccedilatildeo da chuva atraveacutes dos resiacuteduos soacutelidos Contecircm um grande nuacutemero
de compostos alguns dos quais podem causar problemas na sauacutede humana e na natureza
quando libertados no ambiente natural nomeadamente poluentes orgacircnicos azoto
amoniacal sais inorgacircnicos metais pesados e compostos xenobioacuteticos (Renou et al 2008
Bashir et al 2009 Panizza et al 2010 Aziz et al 2010) A sua composiccedilatildeo quiacutemica pode
ser afetada por vaacuterios fatores como a idade do aterro a precipitaccedilatildeo sazonal e a origem dos
resiacuteduos (Panizza et al 2010) Assim a composiccedilatildeo do lixiviado e a concentraccedilatildeo de
contaminantes depende da composiccedilatildeo dos resiacuteduos soacutelidos depositados no aterro e da sua
idade Geralmente os aterros satildeo classificados como ldquojovemrdquo para menos de 5 anos ldquomeia
idaderdquo para 5-10 anos ldquovelhordquo para mais 10 anos (Veli et al 2008 Panizza et al 2010) Em
geral os lixiviados dos aterros ldquojovensrdquo possuem cargas poluentes muito mais elevadas do
que os ldquovelhosrdquo (Bashir et al 2010) embora estes uacuteltimos tenham uma biodegrabilidade
inferior (Zhao et al 2010a)
As caracteriacutesticas de um lixiviado podem ser representadas por paracircmetros baacutesicos
nomeadamente carecircncia quiacutemica de oxigeacutenio (CQO) carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio (CBO)
BODCQO pH soacutelidos suspensos (SS) azoto de Kjeldahl (NTK) azoto amoniacal e metais
pesados (Renou et al 2008) Na tabela 1 apresentam-se as caracteriacutesticas tiacutepicas de
lixiviados jovens e velhos
Face agraves composiccedilotildees apresentadas por estes dois tipos de lixiviados eacute crucial o seu
tratamento uma vez que lixiviados natildeo tratados podem permear os solos poluindo-os
misturar-se com aacuteguas subterracircneas e superficiais tornando-as inadequadas para fins
humanos ou mesmo desaconselhando a sua utilizaccedilatildeo para qualquer outro fim (Zhao et al
2010b)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 1 ndash Caracteriacutesticas tiacutepicas de lixiviado (Deng and Englehardt 2007)
Lixiviado
Jovem (lt 1-2 anos) Velho (gt 5-10 anos)
pH 6 66 ndash 75
CQO (mgL) 3000 - 60000 100 ndash 500
CBO5CQO 06 ndash 10 0 ndash 03
COT (mgL) 1500 - 20000 80 ndash 160
TSS (mgL) 200 ndash 2000 100 - 400
N-NH3 (mgL) 10 - 800 20 ndash 40
N-Orgacircnico (mgL) 10 ndash 800 80 - 120
Ca2+ (mgL) 200 - 3000 100 ndash 400
Mg2+ (mgL) 50 ndash 15000 50 - 200
SO42- (mgL) 50 - 1000 20 ndash 50
Cl- (mgL) 200 - 3000 100 - 400
24 Tratamento de Lixiviados
Os meacutetodos existentes para o tratamento de lixiviados de aterros sanitaacuterios podem ser
classificados como quiacutemicos fiacutesicos ou bioloacutegicos Os meacutetodos fiacutesicos mais utilizados satildeo o
arejamente e a filtraccedilatildeo por membranas A coagulaccedilatildeo-floculaccedilatildeo a precipitaccedilatildeo quiacutemica e
os meacutetodos de oxidaccedilatildeo quiacutemica ou eletroquiacutemica encontram-se entre os meacutetodos quiacutemicos
mais usados (Guo et al 2010) Descrevem-se em seguida alguns dos meacutetodos disponiacuteveis
para o tratamento deste tipo de lixiviados
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
8
241 Transferecircncia de Lixiviados
A transferecircncia de lixiviados para sistemas de tratamento de esgoto domeacutestico e a reciclagem
do lixiviado ao aterro satildeo dois sistemas usados para a resoluccedilatildeo do problema colocado pela
existecircncia das aacuteguas lixiviantes
Tratamento combinado com esgoto domeacutestico
Haacute alguns anos este tratamento era comum no tratamento de lixiviado devido agrave sua
manutenccedilatildeo faacutecil e ao reduzido custo de operaccedilatildeo Poreacutem esta opccedilatildeo tem sido posta em
causa devido agrave presenccedila de compostos orgacircnicos inibitoacuterios com baixa biodegrabilidade e agrave
presenccedila de metais pesados no lixiviado o que reduz a eficiecircncia do tratamento e conduz a
um aumento da concentraccedilatildeo destes constituintes no efluente Um argumento a favor deste
tratamento alternativo eacute o facto de natildeo ser necessaacuterio adicionar foacutesforo e azoto uma vez
que o primeiro se encontra no esgoto domeacutestico e o segundo no lixiviado (Renou et al 2008)
Reciclagem
A reciclagem do lixiviado tem sido utilizada nos uacuteltimos dez anos visto ser uma das opccedilotildees
disponiacuteveis menos cara Um dos benefiacutecios desta teacutecnica eacute o facto do aumento de
recirculaccedilatildeo de lixiviado aumentar o teor de humidade num sistema de reator controlado e
promover a distribuiccedilatildeo de nutrientes e enzimas Desta forma natildeo soacute aumenta a qualidade do
lixiviado como tambeacutem diminui o tempo necessaacuterio agrave estabilizaccedilatildeo de vaacuterias deacutecadas para 2 a
3 anos (Renou et al 2008)
242 Tratamento Bioloacutegico
Devido agrave sua fiabilidade simplicidade e razatildeo custo-eficiecircncia elevada o tratamento
bioloacutegico eacute o mais comum no tratamento da maior parte dos lixiviados contendo altas
concentraccedilotildees de BOD A biodegradaccedilatildeo eacute realizada por microrganismos que podem degradar
os compostos orgacircnicos obtendo-se dioacutexido de carbono em condiccedilotildees aeroacutebias e biogaacutes (uma
mistura que conteacutem essencialmente CO2 e CH4) em condiccedilotildees anaeroacutebias (Renou et al
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
9
2008) No entanto este meacutetodo pode ser aplicado apenas no tratamento de lixiviados jovens
uma vez que aiacute a concentraccedilatildeo de metais pesados eacute baixa a reduzida biodegrabilidade dos
outros tipos de lixiviados impede que este processo seja efetivo (Zhao et al 2010a)
Tratamento Aeroacutebio
O tratamento aeroacutebio deve permitir uma reduccedilatildeo parcial de poluentes orgacircnicos
biodegradaacuteveis e tambeacutem deve conduzir agrave nitrificaccedilatildeo do azoto amoniacal Os processos
bioloacutegicos aeroacutebios baseados no crescimento de biomassa suspensa tais como lagoas
arejadas lamas ativadas e reatores descontiacutenuos sequenciais (SBR) tecircm sido amplamente
estudados e aplicados (Renou et al 2008)
As lagoas arejadas satildeo geralmente vistas como um meacutetodo eficaz para a remoccedilatildeo de agentes
patogeacutenicos compostos orgacircnicos e inorgacircnicos e de custos de operaccedilatildeo e manutenccedilatildeo
reduzidos Estes atributos fazem delas escolhas populares para o tratamento de aacuteguas
residuais (Renou et al 2008)
O processo de lamas ativadas eacute muito aplicado como tratamento de aacuteguas residuais e como
co-tratamento de lixiviados e esgoto No entanto nas ultimas deacutecadas este meacutetodo mostrou
ser insuficiente para lidar com lixiviados de aterros sanitaacuterios apesar de poder ser eficiente
na remoccedilatildeo de carbono orgacircnico nutrientes e teor de azoto apresenta demasiadas
desvantagens tais como (Renou et al 2008)
sedimentaccedilatildeo inadequada e necessidade de mais arejamento
alto custo energeacutetico e produccedilatildeo de lamas
inibiccedilatildeo microbiana devido agrave elevada concentraccedilatildeo de azoto amoniacal
O sistema SBR eacute adequado para os processos nitrificaccedilatildeo e desnitrificaccedilatildeo uma vez que
fornece um regime de exploraccedilatildeo compatiacutevel com a oxidaccedilatildeo do carbono orgacircnico e a
nitrificaccedilatildeo A grande flexibilidade deste processo eacute particularmente importante quando se
considera o tratamento de lixiviados com um elevado grau de variabilidade em termos de
qualidade e quantidade (Renou et al 2008)
Tratametno Anaeroacutebio
O tratamento anaeroacutebio eacute adequado para tratar efluentes de elevada carga orgacircnica tais
como lixiviados de aterros jovens Contrariamente aos processos aeroacutebios a digestatildeo
anaeroacutebia conserva energia e produz muito poucos soacutelidos embora as velocidades de reaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
10
sejam baixas Aleacutem disso eacute possiacutevel utilizar o metano produzido para aquecer o digestor que
trabalha geralmente a 35 ordmC (Wiszniowski et al 2006 Renou et al 2008) Podem ser
utilizados diferentes reatores tais como filtros anaeroacutebios reactores descontiacutenuos
sequenciais anaeroacutebios (SBRA) (Wiszniowski et al 2006)
As principais vantagens deste processo satildeo (Wiszniowski et al 2006)
a elevada eficiecircncia na remoccedilatildeo de substrato (gt 90 de BOD)
ser necessaacuterio um teor reduzido de foacutesforo como nutriente para o crescimento das
bacteacuterias anaeroacutebias
uma produccedilatildeo reduzida de lamas
um baixo consumo energeacutetico
a produccedilatildeo de biogaacutes que pode ser reaproveitada
As principais desvantagens residem (Wiszniowski et al 2006)
nos metais pesados podem dificultar a digestatildeo
na toxicidade do amoniacuteaco e na dificuldade em eliminaacute-lo
no facto de ser sensiacutevel a alteraccedilotildees de pH e de temperatura
243 Tratamentos Fiacutesico-Quiacutemicos
Coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
A coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo tem sido utilizada para remoccedilatildeo de CQO cor turbidez e SS (Bashir
et al 2009) Pode ser utilizada com sucesso no tratamento de lixiviados de aterros velhos Eacute
muito usada como um preacute-tratamento para a osmose inversa ou o tratamento bioloacutegico ou
como um passo de tratamento de polimento final a fim de remover mateacuteria orgacircnica natildeo
biodegradaacutevel O sulfato de alumiacutenio o sulfato ferroso e o sulfato-cloro feacuterrico tem sido os
coagulantes mais usados embora possam ser usados poliacutemeros sinteacuteticos e biofloculantes
Existem trabalhos publicados da accedilatildeo de biofloculantes em comparaccedilatildeo com os coagulantes
inorgacircnicos tradicionais para a diminuiccedilatildeo de aacutecidos huacutemicos (Renou et al 2008)
Vaacuterios estudos tecircm sido relatados na anaacutelise de coagulaccedilatildeo-floculaccedilatildeo para o tratamento de
lixiviados visando a otimizaccedilatildeo do processo ou seja a seleccedilatildeo do coagulante mais
apropriado a identificaccedilatildeo das melhores condiccedilotildees experimentais e a avaliaccedilatildeo do pH oacutetimo
Poreacutem este tratamento apresenta desvantagens como a produccedilatildeo de lamas consistentes e o
aumento da concentraccedilatildeo de alumiacutenio ou ferro na fase liacutequida (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
11
Precipitaccedilatildeo Quiacutemica
A precipitaccedilatildeo quiacutemica tem sido muito utilizada como preacute-tratamento com o objetivo de
remover o azoto amoniacal Alguns estudos confirmaram que o desempenho do processo de
lamas ativadas poderia ser significativamente afetado por uma elevada concentraccedilatildeo de
azoto amoniacal pois a remoccedilatildeo de CQO diminui de 95 para 79 quando a concentraccedilatildeo de
azoto amoniacal no efluente aumenta de 50 para 800 mg L-1 (Renou et al 2008) Nestes
casos a precipitaccedilatildeo quiacutemica pode ser usada para aumentar o rendimento dos processos
bioloacutegicos
Adsorccedilatildeo
A adsorccedilatildeo de poluentes em carbono ativado em colunas ou na forma de poacute proporciona
uma melhor reduccedilatildeo dos niacuteveis de CQO bastante melhor que a resultante do uso de meacutetodos
quiacutemicos qualquer que seja a concentraccedilatildeo da mateacuteria orgacircnica A principal desvantagem
deste meacutetodo eacute a necessidade de regeneraccedilatildeo frequente das colunas ou em alternativa um
consumo elevado de carvatildeo ativado em poacute
A adsorccedilatildeo por carvatildeo ativado tem sido utilizado juntamente como o tratamento bioloacutegico
para o tratamento eficaz de lixiviado de aterro Os compostos natildeo biodegradaacuteveis a CQO
inerte e a cor podem ser reduzidas por este processo a niacuteveis aceitaacuteveis para lixiviados
tratados biologicamente (Renou et al 2008)
Air stripping
O esgotamento de soluccedilotildees eacute o meacutetodo mais comum para eliminar elevadas concentraccedilotildees de
azoto amoniacal no tratamento de aacuteguas residuais Por norma encontram-se niacuteveis elevados
de azoto amoniacal nos lixiviados e este meacutetodo pode ser bem sucedido para a eliminaccedilatildeo
deste poluente Para que este meacutetodo seja eficiente eacute necessaacuterio usar valores de pH elevados
e tratar o gaacutes libertado com H2SO4 ou HCl No entanto este meacutetodo apresenta alguns
inconvenientes nomeadamente o NH3 que eacute libertado para a atmosfera podendo causar um
grave problema de poluiccedilatildeo se o amoniacuteaco natildeo for bem absorvido nas soluccedilotildees de H2SO4 ou
HCl Outros problemas na torre de extraccedilatildeo satildeo causados pelo carbonato de caacutelcio utilizado
no ajuste do pH e a formaccedilatildeo de espumas o que impotildee a utilizaccedilatildeo de torres de extraccedilatildeo
grande (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Oxidaccedilatildeo Quiacutemica
A oxidaccedilatildeo quiacutemica eacute um meacutetodo que pode ser usado para o tratamento de efluentes
contendo compostos refrataacuterios como os lixiviados Recentemente tem-se verificado um
interesse crescente em processos apelidados de processos oxidativos avanccedilados (POA) (Renou
et al 2008) A maioria deles com excepccedilatildeo da ozonizaccedilatildeo simples que utiliza apenas O3 usa
uma combinaccedilatildeo de oxidantes fortes tais como O3 e H2O2 irradiaccedilatildeo ultravioleta ultrasons
ou feixe de eletrotildees e catalisadores (iotildees metaacutelicos de transiccedilatildeo ou fotocalisadores) tais
como iotildees de ferro (oxidaccedilatildeo de Fenton) e TiO2 (Renou et al 2008 Vilar et al 2011 Cortez
et al 2011) No entanto verificam-se alguns inconvenientes na aplicaccedilatildeo de POAs dos quais
se destacam os consumos elevados de energia eleacutetrica e a necessidade de doses elevadas de
oxidante para ocorrer a mineralizaccedilatildeo completa dos poluentes tornando os processos
economicamente caros (Renou et al 2008 Wiszniowski et al 2006)
244 Tratamento por Membranas
A microfiltraccedilatildeo a nanofiltraccedilatildeo a ultrafiltraccedilatildeo e a osmose inversa satildeo os principais
processos de membrana aplicados no tratamento de lixiviado de aterros sanitaacuterios (Renou et
al 2008)
Microfiltraccedilatildeo
A microfiltraccedilatildeo eacute eficaz na remoccedilatildeo de coloides e de material em suspensatildeo Poreacutem natildeo
pode ser utilizado sozinho sendo usado como um preacute-tratamento de outro processo de
membranas como ultrafiltraccedilatildeo nanofiltraccedilatildeo e osmose inversa (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
13
Nanofiltraccedilatildeo
A tecnologia de nanofiltraccedilatildeo tem uma abordagem versaacutetil para alcanccedilar vaacuterios objetivos da
qualidade da aacutegua tais como controle de contaminantes orgacircnicos inorgacircnicos e
microbianos As membranas de nanofiltraccedilatildeo estudadas normalmente satildeo feitas de filmes
polimeacutericos com um cut-off molecular entre 200 e 2000 Da A alta taxa de rejeiccedilatildeo de iotildees
sulfatos e de mateacuteria orgacircnica dissolvida juntamente com a baixa rejeiccedilatildeo de cloreto de
soacutedio reduz o volume do concentrado Poreacutem a aplicaccedilatildeo bem sucedida desta tecnologia
requer um controlo eficaz das incrustaccedilotildees da membrana Na realidade um grande gama de
constituintes podem contribuir para a formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees na membrana como
substacircncias orgacircnicas e inorgacircnicas dissolvidas partiacuteculas coloidais e suspensas (Renou et al
2008)
Ultrafiltraccedilatildeo
A ultrafiltraccedilatildeo (UF) eacute eficaz para eliminar macromoleacuteculas e pequenas partiacuteculas mas eacute
fortemente dependente do tipo de material que constitui a membrana A UF por ser utilizada
como ferramenta para fracionar mateacuteria orgacircnica e tambeacutem avaliar a massa molecular
predominante de poluentes orgacircnicos Por outro lado testes do permeado da membrana pode
fornecer informaccedilatildeo sobre a recalcitracircncia e a toxicidade das fraccedilotildees permeadas (Renou et
al 2008)
Osmose Inversa
A osmose inversa (OI) parece ser um dos meacutetodos mais promissores e eficiente entre os novos
processos de tratamento de lixiviados No passado vaacuterios estudos realizados tanto em
laboratoacuterio como agrave escala industrial demonstraram elevados desempenhos da OI na
separaccedilatildeo de poluentes de lixiviados No entanto dois problemas foram identificados como
grandes inconvenientes para aplicaccedilatildeo destes processos no tratamento de lixiviados que satildeo
a formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees na membrana (impondo a necessidade de um preacute-tratamento
extensivo ou a limpeza quiacutemica das membranas resultando numa vida curta das membranas e
diminuindo a produtividade do processo) e a geraccedilatildeo de grande volume de concentrado (que
tem de ser descarregado ou ainda tratado) (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
14
245 Tratamentos Eletroquiacutemicos
Nos uacuteltimos anos meacutetodos eletroquiacutemicos foram aplicados no tratamento de mateacuteria orgacircnica
com elevada toxicidade e baixa degrabilidade bioloacutegica Meacutetodos tais como eletrocoagulaccedilatildeo
(EC) oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica e eletro-foto-oxidaccedilatildeo foram frequentemente utilizados no
tratamento de aacuteguas residuais origem tecircxtil e da industria do azeite No tratamento de
lixiviado estes meacutetodos tambeacutem se tornaram importantes Na maioria dos estudos
especialmente o meacutetodo de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica foi estudado com o objetivo de aumentar
a eficiecircncia do meacutetodo testando vaacuterios paracircmetros nomeadamente materiais do acircnodo que
tenham elevada atividade eletrocataliacutetica e elevado potencial de produccedilatildeo de oxigeacutenio ativo
(Atmaca 2009)
ElectrocuagulaccedilatildeoFlotaccedilatildeo
A eletrocoagulaccedilatildeo (EC) eacute uma teacutecnica eletroquiacutemica considerada bastante simples que
requer equipamento baacutesico e que pode reduzir consideravelmente a carga orgacircnica (Ilhan et
al 2008) A EC envolve a produccedilatildeo de coagulantes in situ por aplicaccedilatildeo de uma diferenccedila de
potencial entre os eleacutetrodos atraveacutes de uma fonte de corrente externa levando agrave oxidaccedilatildeo do
acircnodo (Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009) A quantidade de metal dissolvido ou depositado
depende da quantidade de eletricidade que passa atraveacutes da soluccedilatildeo (Liu et al 2010) A
reaccedilatildeo que descreve a oxidaccedilatildeo do metal M de que eacute formado o acircnodo eacute a seguinte
No acircnodo
(1)
No caacutetodo em meio aacutecido pode dar-se a reaccedilatildeo de formaccedilatildeo do H2 por reduccedilatildeo dos prototildees
(reaccedilatildeo 2) ou em meio alcalino por reduccedilatildeo da H2O (reaccedilatildeo 3) Em ambos os casos o pH
aumenta durante a eletroacutelise e os iotildees Fe2+ reagem para formar hidroacutexidos metaacutelicos (reaccedilatildeo
4)
(2)
(3)
(4)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
15
O OH- produzido na reaccedilatildeo 4 causa um aumento do pH durante a eletroacutelise (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Os metais mais usados como acircnodos satildeo o Fe e o Al dando origem respectivamente aos iotildees
Fe2+ e Al3+ que se hidrolizam imediatamente a ferro polimeacuterico ou hidroacutexido de alumiacutenio na
presenccedila de O2 Estes hidroacutexidos polimeacutericos como Fe(H2O)63+ Fe(H2O)5(OH)2+
Fe(H2O)4(OH)2+ Fe2(H2O)8(OH)24+ e Fe2(H2O)6(OH)4
4+ ou Al(OH)2+ Al(OH)2+ Al2(OH)2
4+Al(OH)4minus
Al6(OH)153+ Al7(OH)17
4+ satildeo excelentes agentes coagulantes Os gases envolvidos no eleacutectrodo
podem colapsar e causar flotaccedilatildeo das partiacuteculas coaguladas (Mollah et al 2004 Liu et al
2010)
(5)
(6)
Quando se utilizam acircnodos de ferro Fe(OH)3 precipita a pH superior a 55 (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Os prototildees produzidos nas reaccedilotildees 5 e 6 podem ser diretamente reduzidos a H2 gasoso no
caacutetodo segundo a reaccedilatildeo 7 (Ilhan et al 2008 Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009)
(7)
Em meio aacutecido a pH inferior a 5 eacute dissolvida uma quantidade de acircnodo de ferro maior do
que a esperada pela lei de Faraday devido ao ataque quiacutemico de prototildees (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Principais fatores que influenciam a EC
Densidade de Corrente
A densidade de corrente aplicada eacute importante na EC uma vez que eacute o uacutenico paracircmetro
operacional que pode ser controlado diretamente Neste sistema a densidade de corrente
determina a quantidade de iotildees Al3+ ou Fe2+ que satildeo libertados dos respetivos eleacutetrodos (Chen
2004)
Temperatura
A temperatura tem influecircncia na EC Estudos efetuados sobre a oxidaccedilatildeodissoluccedilatildeo de
acircnodos de Al no intervalo de temperatura de 2 a 90 ordmC concluiacuteram que a eficiecircncia de
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
16
corrente relativa ao acircnodo de Al aumenta rapidamente quando a temperatura da mistura
reacional varia de 2 a 30 ordmC O aumento da temperatura vai acelerar a velocidade de
destruiccedilatildeo da membrana de oacutexido aumentando a eficiecircncia de corrente Poreacutem quando a
temperatura sobe acima de 60 ordmC a eficiecircncia de corrente comeccedila a baixar Neste caso o
volume do coloacuteide Al(OH)3 diminui e os poros formados no acircnodo de Al fecham- se Estes
fatores devem ser responsaacuteveis pela diminuiccedilatildeo da eficiecircncia de corrente (Liu et al 2010
Chen 2004)
pH
O pH da soluccedilatildeo tem um papel importante nos processos de EC (Liu et al 2010) Os efeitos do
pH de misturas reacionais ou de aacuteguas residuais na EC refletem-se na eficiecircncia de corrente e
na solubilidade dos hidroacutexidos de metal formados
Geralmente a eficiecircncia de corrente dos processos de EC com alumiacutenio eacute mais elevada em
condiccedilotildees aacutecidas ou alcalinas do que em condiccedilotildees neutras O desempenho do tratamento
depende da natureza dos poluentes sendo a melhor remoccedilatildeo de poluente obtida a pH
proacuteximo de 7 O consumo de energia eacute no entanto maior a pH neutro devido agrave variaccedilatildeo da
condutividade Para condutividades elevadas o efeito de pH natildeo eacute significativo (Chen 2004)
Na gama de pH 4 ndash 9 formam-se Al(OH)2+ Al(OH)2+ Al2(OH)2
4+ Al(OH)3 e Al13(OH)327+ A
superfiacutecie destes compostos eacute carregada positivamente o que pode levar agrave neutralizaccedilatildeo
eletroquiacutemica por adsorccedilatildeo
A pH gt 10 forma-se maioritariamente Al(OH)4- e o efeito de coagulaccedilatildeo baixa rapidamente A
pH baixo Al3+ eacute o iatildeo maioritaacuterio e natildeo tem efeito coagulante
A evoluccedilatildeo de H2 no caacutetodo iraacute aumentar a concentraccedilatildeo de OH- Assim o pH na soluccedilatildeo
aquosa aumenta quando o pH da aacutegua original estaacute no intervalo 4 ndash 9 No entanto quando o
pH da aacutegua original eacute maior do que 9 o pH da aacutegua tratada iraacute diminuir (Liu et al 2010)
Materiais dos Eleacutetrodo
A Coagulaccedilatildeo Quiacutemica (CQ) e a EC baseiam-se no mesmo fenoacutemeno no qual as partiacuteculas
carregadas em suspensatildeo coloidal satildeo neutralizadas por colisatildeo muacutetua com iotildees de hidroacutexidos
metaacutelicos e aglomerados seguido de sedimentaccedilatildeo e flutuaccedilatildeo A diferenccedila entre EC e CQ eacute
principalmente a forma como o ferro ou alumiacutenio satildeo facultados agrave soluccedilatildeo A EC eacute um
processo que consiste em criar flocos de hidroacutexido metaacutelico por eletrodissoluccedilatildeo de acircnodos
soluacuteveis (Fe ou Al) enquanto que a CQ consiste em hidrolisar sais metaacutelicos de ferro ou
alumiacutenio sendo os sulfatos e os cloretos feacuterricos e de alumiacutenio os mais usados como
coagulantes no tratamento de aacutegua Algumas vantagens da EC relativamente CQ satildeo (Liu et
al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
17
1 Na coagulaccedilatildeo quiacutemica a hidroacutelise de sais metaacutelicos conduz a uma diminuiccedilatildeo do pH
sendo sempre necessaacuterio corrigir o pH do efluente A coagulaccedilatildeo quiacutemica eacute altamente
sensiacutevel agraves variaccedilotildees do pH e uma coagulaccedilatildeo eficaz eacute obtida a pH 6-7 Na
eletrocoagulaccedilatildeo o efeito da neutralizaccedilatildeo torna-se efetivo numa gama ampla de pH
entre 4 e 9
2 Os flocos formados pela EC apesar de similares aos da CQ tendem a ser maiores
contendo menos ligaccedilotildees com a aacutegua sendo resistentes ao aacutecido e muito mais
estaacuteveis A CQ eacute sempre seguida de uma sedimentaccedilatildeo e uma filtraccedilatildeo enquanto que
o processo de EC pode ser seguido pela sedimentaccedilatildeo ou flutuaccedilatildeo naturais As bolhas
de gaacutes produzidas durante a eletroacutelise podem levar os poluentes para a superfiacutecie da
soluccedilatildeo onde podem ser mais facilmente concentrados e removidos
3 As lamas formadas pela EC satildeo facilmente fixaacuteveis e faacuteceis de separar da aacutegua porque
satildeo compostas maioritariamente de oacutexidoshidroacutexidos metaacutelicos Apesar disto esta eacute
uma teacutecnica de baixa produccedilatildeo de lamas
4 O uso de produtos quiacutemicos eacute evitado no processo de EC Assim natildeo eacute preciso
neutralizar o excesso de quiacutemicos e eacute evitada uma poluiccedilatildeo secundaacuteria causada por
substacircncias quiacutemicas que satildeo adicionadas pois na EC apenas se verifica a
solubilizaccedilatildeo dos acircnodos
5 O processo de EC tem a vantagem de tratar o efluente com temperaturas baixas e
baixa turvaccedilatildeo Nestas condiccedilotildees a CQ tem dificuldade em encontrar um resultado
satisfatoacuterio
6 A EC requer equipamento simples e eacute faacutecil de operar
As principais desvantagens da EC satildeo (Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009)
Passivaccedilatildeo do acircnodo pela deposiccedilatildeo de lamas nos eleacutectrodos que pode inibir o
processo eletroliacutetico no modo de operaccedilatildeo contiacutenuo
Altas concentraccedilotildees de iotildees ferro e alumiacutenio no efluente que tecircm que ser removidas
posteriormente
Na Figura 3 apresenta-se um esquema do mecanismo reacional de eletrocoagulaccedilatildeo
eletrofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
18
Figura 3 - Esquema do processo de eletrocoagulaccedilatildeo (adaptado de Mollah et al 2004)
A eletrocoagulaccedilatildeo eacute eficiente na remoccedilatildeo de soacutelidos suspensos bem como oacuteleos e gorduras
Provou-se ser eficaz no tratamento de aacutegua potaacutevel para operaccedilotildees marinhas e mesmo para o
abastecimento de aacutegua para processos industriais (Chen 2004)
Oxidaccedilatildeo Eletroquiacutemica
A oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica tem sido amplamente investigada como um meio eficaz de controlo
de poluiccedilatildeo da aacutegua e no tratamento de aacuteguas residuais Uma vantagem importante da
oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute oxidar poluentes orgacircnicos em CO2 e aacutegua a fim de evitar um
problema de mudanccedila de uma fase para outra dos contaminantes Tambeacutem a operaccedilatildeo a
temperatura ambiente e pressatildeo atmosfeacuterica impede volatilizaccedilatildeo e a descarga dos resiacuteduos
que natildeo satildeo tratados e a reaccedilatildeo pode ser simplesmente terminada (Deng and Englehardt
2007) O processo de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute particularmente interessante uma vez que os
eletrotildees fornecidos permitem uma versaacutetil eficiente facilmente automatizaacutevel e limpa
tecnologia (Panizza et al 2010)
Nos uacuteltimos anos os processos oxidativos avanccedilados (POA) tecircm sido propostos como uma
alternativa eficiente e emergente para o tratamento de efluentes que contecircm poluentes
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
19
toacutexicos ou refrataacuterios Muitos processos tais como oxidaccedilatildeo de Fenton ozonizaccedilatildeo oxidaccedilatildeo
eletroquiacutemica e os seus processos combinados foram investigados (Zhou et al 2011)
Durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica os poluentes podem ser oxidados quer diretamente como
indiretamente (Deng and Englehardt 2007 Primo et al 2009 Zhang et al 2011) isto eacute no
acircnodo alguns compostos podem ser diretamente oxidados Aleacutem disso reaccedilotildees de oxidaccedilatildeo
podem ocorrer no seio da soluccedilatildeo atraveacutes de espeacutecies oxidantes geradas electroliticamente
Propotildee-se que a degradaccedilatildeo de amoniacuteaco ocorre principalmente devido ao processo de
oxidaccedilatildeo indirecta na presenccedila de iotildees cloreto No entanto a oxidaccedilatildeo de amoniacuteaco pode
levar a formaccedilatildeo de iotildees nitrato (Primo et al 2009)
A Figura 4 ilustra os diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo (Anglaba et al 2009)
Figura 4 - Diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica (a) oxidaccedilatildeo directa e (b) oxidaccedilatildeo indirecta (adaptado de Anglada et al 2009)
Na oxidaccedilatildeo direta os poluentes satildeo destruiacutedos diretamente na superfiacutecie do acircnodo e pode
tomar duas vias diferentes
Conversatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo apenas parcialmente oxidados (reaccedilatildeo
8) podendo ser necessaacuterio um tratamento subsequente
(8)
Combustatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo transformados em aacutegua dioacutexido de
carbono inorgacircnicos e outros componentes (reaccedilatildeo 9)
(9)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
20
Na oxidaccedilatildeo indireta onde um mediador (HClO H2S2O8 HO e outros) eacute eletroquimicamente
gerado para efetuar a oxidaccedilatildeo (Deng and Englehardt 2007 Anglada et al 2009) As reaccedilotildees
responsaacuteveis pela oxidaccedilatildeo indireta durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica satildeo as seguintes (Deng
and Englehardt 2007)
Reaccedilotildees anoacutedicas
(10)
(11)
(12)
Reaccedilotildees no seio da soluccedilatildeo
(13)
(14)
Reaccedilotildees catoacutedicas
(15)
(16)
Eletro-Fenton
Existem sistemas hiacutebridos que consistem em processos de oxidaccedilatildeo diferentes tais como
oxidaccedilatildeo Fenton sendo um meacutetodo frequentemente usado com o objetivo de aumentara
eficiecircncia dos meacutetodos eletroquiacutemicos (Atmaca 2009)
O processo Fenton tem atraiacutedo grande interesse devido agrave sua capacidade de gerar radicais
hidroxilo (HO) atraveacutes da decomposiccedilatildeo de H2O2 por Fe2+ em condiccedilotildees aacutecidas Aleacutem disso
pode ser aplicada a uma vasta gama de poluentes orgacircnicos devido agrave sua simplicidade e
facilidade de aplicaccedilatildeo em condiccedilotildees suaves de temperatura e pressatildeo A eficiecircncia deste
processo pode ser consideravelmente melhorada pela aplicaccedilatildeo de eletricidade para gerar
radicais HO adicionais chamando assim processo eletro-Fenton O processo eletro-Fenton
inclui as vantagens combinadas de eletroquiacutemica e os meacutetodos de tratamento Fenton Este
processo permite a produccedilatildeo de mais radicais HO sendo reforccedilada a oxidaccedilatildeo dos compostos
orgacircnicos Em meio aacutecido o poder oxidante de H2O2 pode ser melhorado com o meacutetodo
eletro-Fenton onde uma pequena quantidade de Fe2+ eacute adicionada como catalisador na
soluccedilatildeo contaminada para gerar HO e Fe3+ das reaccedilotildees de Fenton (Mohajeri et al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 3 ndash Materiais e Meacutetodos
O efluente utilizado neste trabalho foi recolhido agrave entrada do tratamento bioloacutegico numa
ETRS A amostra recolhida foi caraterizada tendo em conta os seguintes paracircmetros CQO
COf soacutelidos totais (ST) soacutelidos suspensos (SS) soacutelidos dissolvidos (SD) azoto amoniacal (N-
NH3) e azoto de Kjeldhal (NTK) Todas as anaacutelises foram efetuadas de acordo com o Standard
Methods encontrando-se as teacutecnicas usadas respectivamente nos anexos 1 a 3 Durante os
ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo forma recolhidas amostras agraves quais foram efetuadas as seguintes
anaacutelises CQO Carbono Orgacircnico Filtrado (COf) Azoto Total (NT) pH e condutividade
Nos pontos seguintes descrevem-se os reagentes os meacutetodos e as teacutecnicas utilizadas ao longo
do trabalho
31 ndash Reagentes
Na Tabela 2 encontram-se listados os reagentes usados para as vaacuterias determinaccedilotildees
analiacuteticas bem como o seu grau de pureza e marca
Tabela 2 ndash Reagentes utilizados na eletrocoagulaccedilatildeo e nos meacutetodos de anaacutelise
Reagentes Grau de Pureza Marca
Ensaios de EC e
determinaccedilotildees COf H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
CQO
K2Cr2O7 99 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
Ag2SO4 985 Carlo Erba
HgSO4 99 Fluka
FeH20N2O14S2 995 Merck
N-NH3 e TKN
NaOH 98 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
H3BO3 998 Panreac
K2SO4 998 AnalaR NORMAPUR
CuSO4 99-1005 Merck
Na2S2O3 1004 AnalaR NORMAPUR
Na2B4O7middot10H2O 995-105 Scharlau
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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32 ndash Paracircmetros de Controlo
Todos os paracircmetros de controlo foram determinados de acordo os meacutetodos que se encontram
nos anexos 1 a 3
Carecircncia Quiacutemica de Oxigeacutenio
A CQO foi determinada em todas as amostras apoacutes o ensaio de EC A determinaccedilatildeo foi atraveacutes
do meacutetodo tritrimeacutetrico em refluxo fechado (anexo 1)
O digestor utilizado foi um Spectroquant TR 420 e o titulador automaacutetico foi da Metrohm 876
Dosimat plus
Carbono Orgacircnico filtrado e Azoto total
O COf e o azoto total foram determinados em todas as amostras apoacutes o tratamento de EC
utilizando o equipamento Total Organic Carbon Analyzer da Shimadzu TOC-V CSH O meacutetodo
usado para determinar este paracircmetro foi o meacutetodo da combustatildeo a alta temperatura Antes
de proceder agrave medida do COf no referido aparelho as amostras da EC foram filtradas com
filtros de 1 μm e acidificadas com H2SO4 de forma a atingir pH 3 ndash 4
pH
Mediu-se o pH das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC no equipamento pHmeter
HI 931400
Condutividade
As medidas de condutividade das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC foram
efetuadas com um condutiviacutemetro Mettler Toledo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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33 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Apoacutes a caraterizaccedilatildeo inicial das amostras realizaram-se os ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo com
o objetivo de precipitar a mateacuteria suspensa e dissolvida existente no lixiviado Numa
primeira fase de tratamento com EC foram feitos ensaios de otimizaccedilatildeo das condiccedilotildees a
aplicar tendo-se variado primeiro a diferenccedila de potencial aplicada (entre 6 e 12 V)
Verificou-se que natildeo havia uma boa reprodutibilidade das condiccedilotildees experimentais pelo que
se passou a aplicar uma intensidade de corrente constante 25 A apresentando-se nesta
dissertaccedilatildeo apenas estes uacuteltimos resultados Foram realizados ensaios de 3 horas a pH
natural pH 6 e a pH 4 com agitaccedilatildeo (100 rpm) e sem agitaccedilatildeo com diluiccedilatildeo (12) e sem
diluiccedilatildeo A Fabela 3 apresenta um resumo dos ensaios realizados Todos os ensaios foram
repetidos tendo sido efetuados dois a cinco ensaios para cada condiccedilatildeo experimental a
testar e as amostras recolhidas a intervalos de tempo diferentes para inferir da
reprodutibilidade dos resultados experimentais O tratamento foi realizado com acircnodos e
caacutetodos de ferro ambos com aacutereas de 40 cm2 A Figura 5 ilustra o esquema de montagem
experimental usada na EC
Figura 5 - Montagem experimental usada no tratamento de EC Legenda 1 ndash Fonte de alimentaccedilatildeo
2 ndash Eleacutetrodos de ferro 3 ndash Ceacutelula contendo o lixiviado 4 ndash Agitador magneacutetico 5 ndash Placa de agitaccedilatildeo
0000
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 3 ndash Resumo das vaacuterias condiccedilotildees aplicadas ao longo dos ensaios realizados com uma intensidade
de corrente aplicada de 25 A
Diluiccedilatildeo Agitaccedilatildeo pH inicial
11
sem 4
sem 6
sem natural (83)
Com (100 rpm) natural (8hellip)
12 sem natural (83)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
25
Capiacutetulo 4 ndash Resultados e Discussatildeo
Este capiacutetulo encontra-se dividido em duas partes a primeira onde satildeo apresentados os
resultados obtidos nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo das amostras de lixiviado e a segunda
que conteacutem caacutelculos relacionados com remoccedilotildees especiacuteficas de carga orgacircnica por consumo
de ferro e de energia eleacutetrica
As amostras utilizadas neste estudo foram obtidas no aterro sanitaacuterio da Resistrela na
Capinha Concelho do Fundatildeo As amostras foram recolhidas no tanque de equalizaccedilatildeo agrave
entrada do tratamento bioloacutegico aiacute existente em Fevereiro de 2012 Nas Tabelas 4 e 5
apresentam-se os resultados obtidos na caracterizaccedilatildeo da amostra recolhida Para a
determinaccedilatildeo da CQO e do COf foram ensaiadas diferentes diluiccedilotildees tendo-se verificado que
as mais adequadas eram respetivamente 150 e 1200 Esta eacute uma amostra tiacutepica de um
lixiviado novo dada a sua CQO
Tabela 4 ndash Resultados de CQO e COf obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Diluiccedilatildeo CQO CQO mg O2L-1 Diluiccedilatildeo COf COf mgL-1
150 17622
1100 7196
125 17517
120 17515 1200 7310
110 10325
Tabela 5 ndash Resultados de condutividade pH ST SS SD azoto amoniacal e azoto total de Kjeldahl
obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Condutividade (15 ordmC) mscm-1 pH STgL-1 SSgL-1 SDgL-1 N-NH3
mgL-1
NTK
mgL-1
294 837 2370 115 2270 4485 5141
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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41 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Nesta secccedilatildeo encontram-se os resultados obtidos para as diferentes condiccedilotildees experimentais
ensaiadas tal como se encontra descrito na Tabela 3 Tal como jaacute foi referido anteriormente
todos os ensaios aqui apresentados foram realizados a uma intensidade de corrente aplicada
de 25 A
Cada uma das diferentes condiccedilotildees experimentais ensaiadas for repetida uma ou vaacuterias
vezes Para evitar grandes variaccedilotildees no volume dos ensaios e em simultacircneo haver
determinaccedilotildees da CQO a intervalos de tempos reduzidos as amostras em cada uma das
repeticcedilotildees foram recolhidas a tempos diferentes Deste modo por vezes para um
determinado tempo temos apenas um valor do paracircmetro em estudo ao qual continuamos a
chamar incorretamente ldquomeacutediardquo e para o qual consequentemente natildeo existe desvio
padratildeo A esses valores meacutedios da CQO foram ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau Na realidade
em alguns dos casos o ajuste de uma exponencial ou equaccedilatildeo do 2ordm grau podia ter sido
conseguido com resultados igualmente bons Contudo por razotildees de consistecircncia foram
sempre ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau
Para os outros paracircmetros de anaacutelise usados neste estudo COf NT pH e condutividade as
determinaccedilotildees natildeo foram tatildeo exaustivas apesar de terem sido calculadas sempre para mais
do que um ensaio Contudo seratildeo apresentados apenas os resultados para o ensaio em que
foram recolhidas mais amostras e que portanto apresenta um maior nuacutemero de resultados
411 ndash Amostras sem diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC agraves amostras de lixiviado sem diluiccedilatildeo a pH inicial natural com
e sem agitaccedilatildeo e a pH 6 e pH 4 sem agitaccedilatildeo Nas duas sub-secccedilotildees seguintes apresentam-
se respetivamente os resultados obtidos para a variaccedilatildeo ao longo do tempo da CQO e dos
restantes paracircmetros controlados COf NT condutividade e pH
4111 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo da CQO
Ensaios a pH natural sem agitaccedilatildeo
Realizaram-se 6 ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo de forma a determinar a evoluccedilatildeo
da CQO ao longo do tempo de ensaio Os resultados obtidos encontram-se na Tabela 6 e na
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 6 que tambeacutem contecircm informaccedilatildeo relativa agrave meacutedia e ao desvio padratildeo para os
resultados obtidos nos diferentes ensaios
Tabela 6 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo com a
respetiva meacutedia e desvio padratildeo
CQO g O2L
-1
t min A B C D E F Meacutedia DP
0 1851 1758 1866 1717 1775 1799 1794 057
10 1737
1683
1710 038
20 1701 1647
1674 038
30 1571
1522
1546 035
40 1593 1465 1499
1519 066
50 1411
1411
60 1350 1336
1328 1286 1331 1326 024
80 1278 1199 1300
1259 053
100 1244 1074
938
1085 153
120 1109 951 996
823 955 967 103
130
993
993
140
796 798
797 002
150
787 724
756 045
160
783 669
726 080
170
794 722
758 051
180
697 707 584 727 679 064
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 6 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo para as amostras recolhidas no ensaio de EC a pH natural
sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios A a F realizados
Consultando a Tabela 6 podemos concluir que em meacutedia para as 3 h de ensaio foram
removidos cerca de 11 g O2L-1 o que corresponde a uma remoccedilatildeo de CQO de 62
A anaacutelise da Figura 6 permite verificar que para o tempo de 180 minutos se comeccedila a verificar
a tendecircncia para a formaccedilatildeo de um patamar na curva ajustada aos dados experimentais o que
significa que se estaacute perto de se atingir o maacuteximo de remoccedilatildeo de CQO com uma eficiecircncia
energeacutetica aceitaacutevel
Ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo
Nos 4 ensaios de EC realizados a pH natural com agitaccedilatildeo (100 rpm) cujos resultados de CQO
se encontram na Tabela 7 e na Figura 7 verifica-se tal como no caso anterior uma boa
reprodutibilidade dos resultados A curva ajustada agrave meacutedia dos resultados apresenta uma
clara tendecircncia para formar um patamar a tempo inferior ao verificado no ensaio sem
agitaccedilatildeo Este facto traduz-se numa remoccedilatildeo de CQO menor que foi aqui de apenas 36 ao
fim de 3 h
Nestes ensaios pretendia-se minimizar problemas de passivaccedilatildeo do eleacutetrodo aumentando a
eficiecircncia EC Poreacutem a remoccedilatildeo da CQO foi menor provavelmente porque a agitaccedilatildeo
destruiacutea os flocos formados
y = 5E-07x3 - 4E-05x2 - 0071x + 17896 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
A
B
C
D
E
F
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 7 ndash Resultados da variaccedilatildeo da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC
realizados a pH natural com agitaccedilatildeo
CQO g O2L-1
t min G H I J Meacutedia DP
0 1736 1817 1845 1698 1774 069
10
1800
1592 1696 147
30
1645
1529 1587 082
40 1601
1429 1515 121
60
1523 1445
1484 055
80 1381
1262 1321 084
100
1341
1212 1276 091
120 1218
1229
1224
130 1213
1125 1169 062
140 1236 1270
1253
150 1094
1087 1090
160 1086 1150
1118
170 1138 1193
1166
180 1138 1264 1196 965 1141 128
Figura 7 ndash Valores da CQO das amostras recolhidas ao longo do tempo nos ensaios de EC realizados a pH
natural com agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
y = 3E-07x3 + 8E-05x2 - 00603x + 17635 Rsup2 = 097
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
G
H
I
J
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
30
Ensaios a pH 6 sem agitaccedilatildeo
Para os 4 ensaios de EC realizadas a pH inicial 6 sem agitaccedilatildeo cujos resultados da CQO para
as amostras recolhidas se encontram na Tabela 8 e Figura 8 o pH da amostra foi ajustado
com H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC
Mais uma vez foi obtido o ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos resultados experimentais
com uma boa correlaccedilatildeo observando-se a formaccedilatildeo de um patamar para tempos superiores a
160 min A remoccedilatildeo total de CQO nas 3 h de ensaios foi de 64 ligeiramente superior ao
valor observando para o ensaio em que natildeo foi efetuada correccedilatildeo ao pH inicial da suspensatildeo
Tabela 8 ndash Resultados de CQO obtidos para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a pH 6
sem agitaccedilatildeo bem como a meacutedia e o desvio padratildeo para esses resultados
CQO g O2L
-1
t min K L M N Meacutedia DP
0 1758 1758 1848 1758 1780 045
10 1726
1758
1742 023
30
1544 1567 1555 016
40
1379
1379
60 1119
1206 1242 1189 063
80
986
1099 1043 081
100 810
904
857 066
120
831
826 828 003
130
721
721
140 647 683 733
687 043
150 624 691 719
678 049
160 628 591 731
650 073
170 630 595 707
644 057
180 635 598 689 607 632 041
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
31
Figura 8 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo par os diferentes ensaios de EC realizados a pH 6 sem
agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
Ensaios a pH 4 sem agitaccedilatildeo
Foram realizados 3 ensaios de EC a pH inicial 4 tendo-se efetuado a correccedilatildeo ao pH com
H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC Os resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO nos
diferentes ensaios encontram-se na Tabela 9 e na Figura 9 A meacutedia e o desvio padratildeo
apresentados na tabela foram calculados apenas com dois dos ensaios O e P uma vez que os
resultados obtidos no ensaio Q se afastam muito dos obtidos nos outros ensaios tal como se
pode verificar na Figura 9 Este resultado diferente ainda que com um andamento idecircntico
deve estar relacionado com algum erro experimental cometido
Uma equaccedilatildeo do 3ordm grau tambeacutem se ajusta com uma boa correlaccedilatildeo agrave meacutedia dos resultados
experimentais obtidos apresentando uma espeacutecie de patamar inicial para aleacutem do jaacute
habitual patamar final O andamento inicial da curva deve estar relacionado com a formaccedilatildeo
no iniacutecio do ensaio de partiacuteculas muito finas que vatildeo posteriormente dar origem aos
agregados que sedimentam Estas partiacuteculas finas levam mais tempo a sedimentar e
ldquocontaminamrdquo com mais facilidade as amostras recolhidas para a determinaccedilatildeo da CQO
dando origem a valores mais elevados
No cocircmputo geral a remoccedilatildeo da CQO foi inferior agrave dos outros ensaios realizados sem
agitaccedilatildeo tendo sido de 53
y = 1E-06x3 + 6E-05x2 - 01082x + 18182 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
K
L
M
N
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 9 ndash Resultados da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC realizados a pH 4
sem agitaccedilatildeo
CQO mg L-1
t min O P Q Meacutedia DP
0 1466 1342 1448 1404 067
10
1361 1491 1361 092
30
1363 1532 1363 120
40
1384
60
1074
1074
80 1071
1293 1071 157
100
813 1180 813 259
120 731
1062 731 234
130 679
679
140 721 635 1132 678 265
150 590 682
636 065
160 586 641 889 613 162
170 604 634
619 022
180 494 574 920 534 227
Figura 9 ndash Valores da CQO para as amostras recolhidas ao longo do tempo de EC para o ensaio realizado
a pH 4 sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia dos ensaios O e P
y = 2E-06x3 - 00006x2 - 00205x + 14095 Rsup2 = 098
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
O
P
Q
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
33
4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade
e pH
Na Tabela 10 e na Figura 10 encontram-se os resultados obtidos para as variaccedilotildees de COf e de
NT nos ensaios realizados a pH natural sem e com agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo As
remoccedilotildees globais de COf para as diferentes condiccedilotildees experimentais apresentam posiccedilotildees
relativas semelhantes agraves observadas para a CQO o que eacute explicado pelo facto da remoccedilatildeo da
carga orgacircnica nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo se dar essencialmente por
floculaccedilatildeocoagulaccedilatildeo com apenas uma reduzida remoccedilatildeo de carga orgacircnica por oxidaccedilatildeo
anoacutedica
Quanto agraves remoccedilotildees de azoto total satildeo bastante mais reduzidas e com um padratildeo idecircntico ao
observado pelo COf e pela CQO Esta menor remoccedilatildeo do NT pode estar relacionada com o
facto do azoto total englobar diferentes formas de azoto e o processo de EC poder ser mais
adequado para a remoccedilatildeo de algumas das formas
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH independentemente do seu valor inicial observa-se um aumento ao
longo dos ensaios sendo o valor final do pH das suspensotildees ao fim de 3 h de
aproximadamente 13 Esta subida do pH estaacute relacionada com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que
estatildeo na base da formaccedilatildeo de flocos e que iraacute levar agrave remoccedilatildeo da carga orgacircnica da
suspensatildeo
Em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo da condutividade ao longo dos ensaios observam-se que ao longo dos
ensaios realizados a diferentes condiccedilotildees experimentais sucessivos aumentos e reduccedilotildees
Estes periacuteodos devem estar relacionados respetivamente com fases de maior formaccedilatildeo de
hidroacutexidos com elevada condutividade com fases de formaccedilatildeo de flocos e consequente
precipitaccedilatildeo e reduccedilatildeo de condutividade
Tabela 10 - Remoccedilotildees de COf e de NT obtidas nos ensaios de EC a pH natural sem e com
agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo
Remoccedilatildeo COf NT
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 60 37
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo 100 rpm 50 28
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo 70 43
2611 - pH 4 - s agitaccedilatildeo 57 33
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
34
Figura 10 ndash Variaccedilatildeo da COf e NT relativos no tempo para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a)
pH natural sem agitaccedilatildeo b) pH 6 sem agitaccedilatildeo c) pH 4 sem agitaccedilatildeo d) pH natural com agitaccedilatildeo
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
Tempo minutos
pH natural com agitaccedilatildeo
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH natural
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempominutos
pH 6
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH 4
COf NT
a) b)
c) d)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
35
Figura 11 ndash Valores da condutividade e do pH para as amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC
realizados sem agitaccedilatildeo a) pH natural b) pH 6 e c) pH 4
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12 com o objetivo de estudar o
efeito da diluiccedilatildeo sobre a eficiecircncia do meacutetodo Na Tabela 11 e na Figura 12 encontram-se os
resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo de ensaio para os dois testes
realizados bem como a meacutedia e o desvio padratildeo dos dados recolhidos Observa-se uma
grande dispersatildeo de resultados na parte final do ensaio apoacutes 2 h que se traduz num
coeficiente de correlaccedilatildeo da equaccedilatildeo de 3ordf ordem ajustada aos dados experimentais pior
que os anteriores Para este resultado tambeacutem teraacute contribuiacutedo o facto de apenas se terem
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 6
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 4
Cond
pH
pH
a) b)
c)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
36
realizado 2 ensaios Tal como nos casos anteriores observou-se a tendecircncia para a formaccedilatildeo
de um patamar na curva ajustada para tempos superiores a 2 h
Apesar da remoccedilatildeo da CQO ter sido de cerca de 72 valor mais elevado do que nos ensaios
sem diluiccedilatildeo note-se que a remoccedilatildeo absoluta de CQO for muito inferior tendo sido cerca de
6 g Lmdash1 quando nos casos anteriores se tinham observado valores superiores a 11 g Lmdash1
Tabela 11 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
CQO g O2L
-1
t min R S Meacutedia DP
0 785 900 843 081
10
866 866
30 601 669 635 049
60
538 538
100 379 449 414 050
120 293
293
130 270
270
140 281 350 315 049
150 201 346 273 102
160 200 360 280 114
170 197 382 290 131
180 162 314 238 108
Figura 12 ndash Variaccedilatildeo da CQO das amostras recolhidas ao longo da EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
y = -8E-08x3 + 00002x2 - 00704x + 8727 Rsup2 = 098
00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
R
S
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Quanto agrave variaccedilatildeo do pH ao longo dos ensaios (Figura 13) foi idecircntica agrave dos ensaios sem
diluiccedilatildeo ie aumentou durante o ensaio ateacute atingir o valor de aproximadamente 13 e
mantendo-se nesse valor ateacute ao fim do ensaio A variaccedilatildeo da condutividade (Figura 13)
apresentou tambeacutem um comportamento semelhante ao dos ensaios sem diluiccedilatildeo embora com
variaccedilotildees menos bruscas o que eacute normal pois a concentraccedilatildeo de poluentes existentes e
hidroacutexidos formados estaacute reduzida a metade
Figura 13 ndash Variaccedilatildeo da condutividade e do pH ao longo EC realizado a pH natural com diluiccedilatildeo de 12
sem agitaccedilatildeo
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados
Na Figura 14 comparam-se as remoccedilotildees relativas de CQO de COf e de NT para os ensaios
realizados a diferentes valores de pH inicial sem agitaccedilatildeo Verifica-se que as maiores
remoccedilotildees de CQO foram obtidas para pH inicial natural e 6 A este uacuteltimo pH tambeacutem se
observaram as maiores remoccedilotildees absolutas de COf e de TN
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural com diluiccedilatildeo
Cond pH
pH
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 14 - Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e NT obtidas apoacutes 3h de tratamento de EC a pH
inicial natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo
Quando se comparam os ensaios realizados a pH natural com e sem agitaccedilatildeo (Figura 15)
observam-se remoccedilotildees absolutas de CQO de COf e de NT superiores para o ensaio realizado
sem agitaccedilatildeo Efetivamente a agitaccedilatildeo parece natildeo favorecer a formaccedilatildeo dos flocos ou
mesmo provocar a sua desagregaccedilatildeo
Aparentemente o facto de diluir o lixiviado original antes de efetuar o ensaio de
eletrocoagulaccedilatildeo tambeacutem natildeo introduz alteraccedilotildees positivas nos resultados pois a diluiccedilatildeo
leva a que as remoccedilotildees absolutas dos paracircmetros em anaacutelise decresccedilam significativamente
(Figura 16) O efeito da concentraccedilatildeo parece ser de extrema importacircncia sendo que quando
a concentraccedilatildeo eacute superior se devem formar flocos com massa criacutetica para sedimentarem com
maior facilidade
Na Figura 17 faz-se uma anaacutelise da remoccedilatildeo absoluta da CQO nas diferentes horas de ensaio
para os testes realizados a diferentes valores de pH inicial com e sem agitaccedilatildeo Verifica-se
que
A pH natural sem agitaccedilatildeo a remoccedilatildeo da CQO eacute a mais regular ao longo do tempo
Para os ensaios realizados a pH inicial 4 e 6 a remoccedilatildeo para a 3ordf hora eacute bastante
inferior agraves remoccedilotildees obtidas para as duas primeiras horas
Nos ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo a remoccedilatildeo durante a 3ordf hora eacute
miacutenima natildeo se justificando o prolongamento do ensaio para aleacutem de 2 h
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
39
verificamos uma remoccedilatildeo mais elevada da CQO na primeira hora de ensaio a pH 6 sem
agitaccedilatildeo Relativamente agrave segunda hora natildeo se verifica diferenccedilas significativas No entanto
na 3ordf hora verifica-se uma maior remoccedilatildeo no ensaio a pH natural sem agitaccedilatildeo
Figura 15 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC a pH inicial
natural com e sem agitaccedilatildeo
Figura 16 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC realizada a pH
inicial natural com e sem diluiccedilatildeo da amostra inicial
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 11 - pH natural - c agitaccedilatildeo 100 rpm
X0-X
CQO
COf
NT
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 12 - pH natural - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
40
Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
41
Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
42
Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
43
Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
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a deposiccedilatildeo em aterro (Renou et al 2008 Panizza et al 2010) Aleacutem disso o aterro
minimiza inconvenientes ambientais e permite decompor os resiacuteduos sob condiccedilotildees
controladas ateacute agrave sua eventual transformaccedilatildeo em materiais relativamente inertes eou
material estabilizados (Renou et al 2008)
Figura 2 ndash Corte esquemaacutetico de um aterro sanitaacuterio2
Apoacutes a deposiccedilatildeo em aterro os resiacuteduos soacutelidos sofrem alteraccedilotildees bioloacutegicas e fisico-
quiacutemicas Consequentemente a degradaccedilatildeo da fraccedilatildeo orgacircnica dos resiacuteduos em combinaccedilatildeo
com a aacutegua da chuva por percolaccedilatildeo leva agrave formaccedilatildeo de um liacutequido altamente contaminado
chamado ldquolixiviadordquo (Guo et al 2010) cuja infiltraccedilatildeo pode levar agrave contaminaccedilatildeo dos solos
e eventualmente agrave das aacuteguas subterracircneas (Veli et al 2008)
2 httpwwwreciclotecaorgbrDefaultaspID=7ampEditoria=2ampSubEditoria=3ampVer=1 (acedido em 19-6-2012)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
6
23 Lixiviados de aterros sanitaacuterios
Os lixiviados de aterros sanitaacuterios satildeo definidos como efluentes aquosos gerados como
consequecircncia da percolaccedilatildeo da chuva atraveacutes dos resiacuteduos soacutelidos Contecircm um grande nuacutemero
de compostos alguns dos quais podem causar problemas na sauacutede humana e na natureza
quando libertados no ambiente natural nomeadamente poluentes orgacircnicos azoto
amoniacal sais inorgacircnicos metais pesados e compostos xenobioacuteticos (Renou et al 2008
Bashir et al 2009 Panizza et al 2010 Aziz et al 2010) A sua composiccedilatildeo quiacutemica pode
ser afetada por vaacuterios fatores como a idade do aterro a precipitaccedilatildeo sazonal e a origem dos
resiacuteduos (Panizza et al 2010) Assim a composiccedilatildeo do lixiviado e a concentraccedilatildeo de
contaminantes depende da composiccedilatildeo dos resiacuteduos soacutelidos depositados no aterro e da sua
idade Geralmente os aterros satildeo classificados como ldquojovemrdquo para menos de 5 anos ldquomeia
idaderdquo para 5-10 anos ldquovelhordquo para mais 10 anos (Veli et al 2008 Panizza et al 2010) Em
geral os lixiviados dos aterros ldquojovensrdquo possuem cargas poluentes muito mais elevadas do
que os ldquovelhosrdquo (Bashir et al 2010) embora estes uacuteltimos tenham uma biodegrabilidade
inferior (Zhao et al 2010a)
As caracteriacutesticas de um lixiviado podem ser representadas por paracircmetros baacutesicos
nomeadamente carecircncia quiacutemica de oxigeacutenio (CQO) carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio (CBO)
BODCQO pH soacutelidos suspensos (SS) azoto de Kjeldahl (NTK) azoto amoniacal e metais
pesados (Renou et al 2008) Na tabela 1 apresentam-se as caracteriacutesticas tiacutepicas de
lixiviados jovens e velhos
Face agraves composiccedilotildees apresentadas por estes dois tipos de lixiviados eacute crucial o seu
tratamento uma vez que lixiviados natildeo tratados podem permear os solos poluindo-os
misturar-se com aacuteguas subterracircneas e superficiais tornando-as inadequadas para fins
humanos ou mesmo desaconselhando a sua utilizaccedilatildeo para qualquer outro fim (Zhao et al
2010b)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 1 ndash Caracteriacutesticas tiacutepicas de lixiviado (Deng and Englehardt 2007)
Lixiviado
Jovem (lt 1-2 anos) Velho (gt 5-10 anos)
pH 6 66 ndash 75
CQO (mgL) 3000 - 60000 100 ndash 500
CBO5CQO 06 ndash 10 0 ndash 03
COT (mgL) 1500 - 20000 80 ndash 160
TSS (mgL) 200 ndash 2000 100 - 400
N-NH3 (mgL) 10 - 800 20 ndash 40
N-Orgacircnico (mgL) 10 ndash 800 80 - 120
Ca2+ (mgL) 200 - 3000 100 ndash 400
Mg2+ (mgL) 50 ndash 15000 50 - 200
SO42- (mgL) 50 - 1000 20 ndash 50
Cl- (mgL) 200 - 3000 100 - 400
24 Tratamento de Lixiviados
Os meacutetodos existentes para o tratamento de lixiviados de aterros sanitaacuterios podem ser
classificados como quiacutemicos fiacutesicos ou bioloacutegicos Os meacutetodos fiacutesicos mais utilizados satildeo o
arejamente e a filtraccedilatildeo por membranas A coagulaccedilatildeo-floculaccedilatildeo a precipitaccedilatildeo quiacutemica e
os meacutetodos de oxidaccedilatildeo quiacutemica ou eletroquiacutemica encontram-se entre os meacutetodos quiacutemicos
mais usados (Guo et al 2010) Descrevem-se em seguida alguns dos meacutetodos disponiacuteveis
para o tratamento deste tipo de lixiviados
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
8
241 Transferecircncia de Lixiviados
A transferecircncia de lixiviados para sistemas de tratamento de esgoto domeacutestico e a reciclagem
do lixiviado ao aterro satildeo dois sistemas usados para a resoluccedilatildeo do problema colocado pela
existecircncia das aacuteguas lixiviantes
Tratamento combinado com esgoto domeacutestico
Haacute alguns anos este tratamento era comum no tratamento de lixiviado devido agrave sua
manutenccedilatildeo faacutecil e ao reduzido custo de operaccedilatildeo Poreacutem esta opccedilatildeo tem sido posta em
causa devido agrave presenccedila de compostos orgacircnicos inibitoacuterios com baixa biodegrabilidade e agrave
presenccedila de metais pesados no lixiviado o que reduz a eficiecircncia do tratamento e conduz a
um aumento da concentraccedilatildeo destes constituintes no efluente Um argumento a favor deste
tratamento alternativo eacute o facto de natildeo ser necessaacuterio adicionar foacutesforo e azoto uma vez
que o primeiro se encontra no esgoto domeacutestico e o segundo no lixiviado (Renou et al 2008)
Reciclagem
A reciclagem do lixiviado tem sido utilizada nos uacuteltimos dez anos visto ser uma das opccedilotildees
disponiacuteveis menos cara Um dos benefiacutecios desta teacutecnica eacute o facto do aumento de
recirculaccedilatildeo de lixiviado aumentar o teor de humidade num sistema de reator controlado e
promover a distribuiccedilatildeo de nutrientes e enzimas Desta forma natildeo soacute aumenta a qualidade do
lixiviado como tambeacutem diminui o tempo necessaacuterio agrave estabilizaccedilatildeo de vaacuterias deacutecadas para 2 a
3 anos (Renou et al 2008)
242 Tratamento Bioloacutegico
Devido agrave sua fiabilidade simplicidade e razatildeo custo-eficiecircncia elevada o tratamento
bioloacutegico eacute o mais comum no tratamento da maior parte dos lixiviados contendo altas
concentraccedilotildees de BOD A biodegradaccedilatildeo eacute realizada por microrganismos que podem degradar
os compostos orgacircnicos obtendo-se dioacutexido de carbono em condiccedilotildees aeroacutebias e biogaacutes (uma
mistura que conteacutem essencialmente CO2 e CH4) em condiccedilotildees anaeroacutebias (Renou et al
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
9
2008) No entanto este meacutetodo pode ser aplicado apenas no tratamento de lixiviados jovens
uma vez que aiacute a concentraccedilatildeo de metais pesados eacute baixa a reduzida biodegrabilidade dos
outros tipos de lixiviados impede que este processo seja efetivo (Zhao et al 2010a)
Tratamento Aeroacutebio
O tratamento aeroacutebio deve permitir uma reduccedilatildeo parcial de poluentes orgacircnicos
biodegradaacuteveis e tambeacutem deve conduzir agrave nitrificaccedilatildeo do azoto amoniacal Os processos
bioloacutegicos aeroacutebios baseados no crescimento de biomassa suspensa tais como lagoas
arejadas lamas ativadas e reatores descontiacutenuos sequenciais (SBR) tecircm sido amplamente
estudados e aplicados (Renou et al 2008)
As lagoas arejadas satildeo geralmente vistas como um meacutetodo eficaz para a remoccedilatildeo de agentes
patogeacutenicos compostos orgacircnicos e inorgacircnicos e de custos de operaccedilatildeo e manutenccedilatildeo
reduzidos Estes atributos fazem delas escolhas populares para o tratamento de aacuteguas
residuais (Renou et al 2008)
O processo de lamas ativadas eacute muito aplicado como tratamento de aacuteguas residuais e como
co-tratamento de lixiviados e esgoto No entanto nas ultimas deacutecadas este meacutetodo mostrou
ser insuficiente para lidar com lixiviados de aterros sanitaacuterios apesar de poder ser eficiente
na remoccedilatildeo de carbono orgacircnico nutrientes e teor de azoto apresenta demasiadas
desvantagens tais como (Renou et al 2008)
sedimentaccedilatildeo inadequada e necessidade de mais arejamento
alto custo energeacutetico e produccedilatildeo de lamas
inibiccedilatildeo microbiana devido agrave elevada concentraccedilatildeo de azoto amoniacal
O sistema SBR eacute adequado para os processos nitrificaccedilatildeo e desnitrificaccedilatildeo uma vez que
fornece um regime de exploraccedilatildeo compatiacutevel com a oxidaccedilatildeo do carbono orgacircnico e a
nitrificaccedilatildeo A grande flexibilidade deste processo eacute particularmente importante quando se
considera o tratamento de lixiviados com um elevado grau de variabilidade em termos de
qualidade e quantidade (Renou et al 2008)
Tratametno Anaeroacutebio
O tratamento anaeroacutebio eacute adequado para tratar efluentes de elevada carga orgacircnica tais
como lixiviados de aterros jovens Contrariamente aos processos aeroacutebios a digestatildeo
anaeroacutebia conserva energia e produz muito poucos soacutelidos embora as velocidades de reaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
10
sejam baixas Aleacutem disso eacute possiacutevel utilizar o metano produzido para aquecer o digestor que
trabalha geralmente a 35 ordmC (Wiszniowski et al 2006 Renou et al 2008) Podem ser
utilizados diferentes reatores tais como filtros anaeroacutebios reactores descontiacutenuos
sequenciais anaeroacutebios (SBRA) (Wiszniowski et al 2006)
As principais vantagens deste processo satildeo (Wiszniowski et al 2006)
a elevada eficiecircncia na remoccedilatildeo de substrato (gt 90 de BOD)
ser necessaacuterio um teor reduzido de foacutesforo como nutriente para o crescimento das
bacteacuterias anaeroacutebias
uma produccedilatildeo reduzida de lamas
um baixo consumo energeacutetico
a produccedilatildeo de biogaacutes que pode ser reaproveitada
As principais desvantagens residem (Wiszniowski et al 2006)
nos metais pesados podem dificultar a digestatildeo
na toxicidade do amoniacuteaco e na dificuldade em eliminaacute-lo
no facto de ser sensiacutevel a alteraccedilotildees de pH e de temperatura
243 Tratamentos Fiacutesico-Quiacutemicos
Coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
A coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo tem sido utilizada para remoccedilatildeo de CQO cor turbidez e SS (Bashir
et al 2009) Pode ser utilizada com sucesso no tratamento de lixiviados de aterros velhos Eacute
muito usada como um preacute-tratamento para a osmose inversa ou o tratamento bioloacutegico ou
como um passo de tratamento de polimento final a fim de remover mateacuteria orgacircnica natildeo
biodegradaacutevel O sulfato de alumiacutenio o sulfato ferroso e o sulfato-cloro feacuterrico tem sido os
coagulantes mais usados embora possam ser usados poliacutemeros sinteacuteticos e biofloculantes
Existem trabalhos publicados da accedilatildeo de biofloculantes em comparaccedilatildeo com os coagulantes
inorgacircnicos tradicionais para a diminuiccedilatildeo de aacutecidos huacutemicos (Renou et al 2008)
Vaacuterios estudos tecircm sido relatados na anaacutelise de coagulaccedilatildeo-floculaccedilatildeo para o tratamento de
lixiviados visando a otimizaccedilatildeo do processo ou seja a seleccedilatildeo do coagulante mais
apropriado a identificaccedilatildeo das melhores condiccedilotildees experimentais e a avaliaccedilatildeo do pH oacutetimo
Poreacutem este tratamento apresenta desvantagens como a produccedilatildeo de lamas consistentes e o
aumento da concentraccedilatildeo de alumiacutenio ou ferro na fase liacutequida (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Precipitaccedilatildeo Quiacutemica
A precipitaccedilatildeo quiacutemica tem sido muito utilizada como preacute-tratamento com o objetivo de
remover o azoto amoniacal Alguns estudos confirmaram que o desempenho do processo de
lamas ativadas poderia ser significativamente afetado por uma elevada concentraccedilatildeo de
azoto amoniacal pois a remoccedilatildeo de CQO diminui de 95 para 79 quando a concentraccedilatildeo de
azoto amoniacal no efluente aumenta de 50 para 800 mg L-1 (Renou et al 2008) Nestes
casos a precipitaccedilatildeo quiacutemica pode ser usada para aumentar o rendimento dos processos
bioloacutegicos
Adsorccedilatildeo
A adsorccedilatildeo de poluentes em carbono ativado em colunas ou na forma de poacute proporciona
uma melhor reduccedilatildeo dos niacuteveis de CQO bastante melhor que a resultante do uso de meacutetodos
quiacutemicos qualquer que seja a concentraccedilatildeo da mateacuteria orgacircnica A principal desvantagem
deste meacutetodo eacute a necessidade de regeneraccedilatildeo frequente das colunas ou em alternativa um
consumo elevado de carvatildeo ativado em poacute
A adsorccedilatildeo por carvatildeo ativado tem sido utilizado juntamente como o tratamento bioloacutegico
para o tratamento eficaz de lixiviado de aterro Os compostos natildeo biodegradaacuteveis a CQO
inerte e a cor podem ser reduzidas por este processo a niacuteveis aceitaacuteveis para lixiviados
tratados biologicamente (Renou et al 2008)
Air stripping
O esgotamento de soluccedilotildees eacute o meacutetodo mais comum para eliminar elevadas concentraccedilotildees de
azoto amoniacal no tratamento de aacuteguas residuais Por norma encontram-se niacuteveis elevados
de azoto amoniacal nos lixiviados e este meacutetodo pode ser bem sucedido para a eliminaccedilatildeo
deste poluente Para que este meacutetodo seja eficiente eacute necessaacuterio usar valores de pH elevados
e tratar o gaacutes libertado com H2SO4 ou HCl No entanto este meacutetodo apresenta alguns
inconvenientes nomeadamente o NH3 que eacute libertado para a atmosfera podendo causar um
grave problema de poluiccedilatildeo se o amoniacuteaco natildeo for bem absorvido nas soluccedilotildees de H2SO4 ou
HCl Outros problemas na torre de extraccedilatildeo satildeo causados pelo carbonato de caacutelcio utilizado
no ajuste do pH e a formaccedilatildeo de espumas o que impotildee a utilizaccedilatildeo de torres de extraccedilatildeo
grande (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
12
Oxidaccedilatildeo Quiacutemica
A oxidaccedilatildeo quiacutemica eacute um meacutetodo que pode ser usado para o tratamento de efluentes
contendo compostos refrataacuterios como os lixiviados Recentemente tem-se verificado um
interesse crescente em processos apelidados de processos oxidativos avanccedilados (POA) (Renou
et al 2008) A maioria deles com excepccedilatildeo da ozonizaccedilatildeo simples que utiliza apenas O3 usa
uma combinaccedilatildeo de oxidantes fortes tais como O3 e H2O2 irradiaccedilatildeo ultravioleta ultrasons
ou feixe de eletrotildees e catalisadores (iotildees metaacutelicos de transiccedilatildeo ou fotocalisadores) tais
como iotildees de ferro (oxidaccedilatildeo de Fenton) e TiO2 (Renou et al 2008 Vilar et al 2011 Cortez
et al 2011) No entanto verificam-se alguns inconvenientes na aplicaccedilatildeo de POAs dos quais
se destacam os consumos elevados de energia eleacutetrica e a necessidade de doses elevadas de
oxidante para ocorrer a mineralizaccedilatildeo completa dos poluentes tornando os processos
economicamente caros (Renou et al 2008 Wiszniowski et al 2006)
244 Tratamento por Membranas
A microfiltraccedilatildeo a nanofiltraccedilatildeo a ultrafiltraccedilatildeo e a osmose inversa satildeo os principais
processos de membrana aplicados no tratamento de lixiviado de aterros sanitaacuterios (Renou et
al 2008)
Microfiltraccedilatildeo
A microfiltraccedilatildeo eacute eficaz na remoccedilatildeo de coloides e de material em suspensatildeo Poreacutem natildeo
pode ser utilizado sozinho sendo usado como um preacute-tratamento de outro processo de
membranas como ultrafiltraccedilatildeo nanofiltraccedilatildeo e osmose inversa (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Nanofiltraccedilatildeo
A tecnologia de nanofiltraccedilatildeo tem uma abordagem versaacutetil para alcanccedilar vaacuterios objetivos da
qualidade da aacutegua tais como controle de contaminantes orgacircnicos inorgacircnicos e
microbianos As membranas de nanofiltraccedilatildeo estudadas normalmente satildeo feitas de filmes
polimeacutericos com um cut-off molecular entre 200 e 2000 Da A alta taxa de rejeiccedilatildeo de iotildees
sulfatos e de mateacuteria orgacircnica dissolvida juntamente com a baixa rejeiccedilatildeo de cloreto de
soacutedio reduz o volume do concentrado Poreacutem a aplicaccedilatildeo bem sucedida desta tecnologia
requer um controlo eficaz das incrustaccedilotildees da membrana Na realidade um grande gama de
constituintes podem contribuir para a formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees na membrana como
substacircncias orgacircnicas e inorgacircnicas dissolvidas partiacuteculas coloidais e suspensas (Renou et al
2008)
Ultrafiltraccedilatildeo
A ultrafiltraccedilatildeo (UF) eacute eficaz para eliminar macromoleacuteculas e pequenas partiacuteculas mas eacute
fortemente dependente do tipo de material que constitui a membrana A UF por ser utilizada
como ferramenta para fracionar mateacuteria orgacircnica e tambeacutem avaliar a massa molecular
predominante de poluentes orgacircnicos Por outro lado testes do permeado da membrana pode
fornecer informaccedilatildeo sobre a recalcitracircncia e a toxicidade das fraccedilotildees permeadas (Renou et
al 2008)
Osmose Inversa
A osmose inversa (OI) parece ser um dos meacutetodos mais promissores e eficiente entre os novos
processos de tratamento de lixiviados No passado vaacuterios estudos realizados tanto em
laboratoacuterio como agrave escala industrial demonstraram elevados desempenhos da OI na
separaccedilatildeo de poluentes de lixiviados No entanto dois problemas foram identificados como
grandes inconvenientes para aplicaccedilatildeo destes processos no tratamento de lixiviados que satildeo
a formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees na membrana (impondo a necessidade de um preacute-tratamento
extensivo ou a limpeza quiacutemica das membranas resultando numa vida curta das membranas e
diminuindo a produtividade do processo) e a geraccedilatildeo de grande volume de concentrado (que
tem de ser descarregado ou ainda tratado) (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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245 Tratamentos Eletroquiacutemicos
Nos uacuteltimos anos meacutetodos eletroquiacutemicos foram aplicados no tratamento de mateacuteria orgacircnica
com elevada toxicidade e baixa degrabilidade bioloacutegica Meacutetodos tais como eletrocoagulaccedilatildeo
(EC) oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica e eletro-foto-oxidaccedilatildeo foram frequentemente utilizados no
tratamento de aacuteguas residuais origem tecircxtil e da industria do azeite No tratamento de
lixiviado estes meacutetodos tambeacutem se tornaram importantes Na maioria dos estudos
especialmente o meacutetodo de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica foi estudado com o objetivo de aumentar
a eficiecircncia do meacutetodo testando vaacuterios paracircmetros nomeadamente materiais do acircnodo que
tenham elevada atividade eletrocataliacutetica e elevado potencial de produccedilatildeo de oxigeacutenio ativo
(Atmaca 2009)
ElectrocuagulaccedilatildeoFlotaccedilatildeo
A eletrocoagulaccedilatildeo (EC) eacute uma teacutecnica eletroquiacutemica considerada bastante simples que
requer equipamento baacutesico e que pode reduzir consideravelmente a carga orgacircnica (Ilhan et
al 2008) A EC envolve a produccedilatildeo de coagulantes in situ por aplicaccedilatildeo de uma diferenccedila de
potencial entre os eleacutetrodos atraveacutes de uma fonte de corrente externa levando agrave oxidaccedilatildeo do
acircnodo (Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009) A quantidade de metal dissolvido ou depositado
depende da quantidade de eletricidade que passa atraveacutes da soluccedilatildeo (Liu et al 2010) A
reaccedilatildeo que descreve a oxidaccedilatildeo do metal M de que eacute formado o acircnodo eacute a seguinte
No acircnodo
(1)
No caacutetodo em meio aacutecido pode dar-se a reaccedilatildeo de formaccedilatildeo do H2 por reduccedilatildeo dos prototildees
(reaccedilatildeo 2) ou em meio alcalino por reduccedilatildeo da H2O (reaccedilatildeo 3) Em ambos os casos o pH
aumenta durante a eletroacutelise e os iotildees Fe2+ reagem para formar hidroacutexidos metaacutelicos (reaccedilatildeo
4)
(2)
(3)
(4)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
15
O OH- produzido na reaccedilatildeo 4 causa um aumento do pH durante a eletroacutelise (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Os metais mais usados como acircnodos satildeo o Fe e o Al dando origem respectivamente aos iotildees
Fe2+ e Al3+ que se hidrolizam imediatamente a ferro polimeacuterico ou hidroacutexido de alumiacutenio na
presenccedila de O2 Estes hidroacutexidos polimeacutericos como Fe(H2O)63+ Fe(H2O)5(OH)2+
Fe(H2O)4(OH)2+ Fe2(H2O)8(OH)24+ e Fe2(H2O)6(OH)4
4+ ou Al(OH)2+ Al(OH)2+ Al2(OH)2
4+Al(OH)4minus
Al6(OH)153+ Al7(OH)17
4+ satildeo excelentes agentes coagulantes Os gases envolvidos no eleacutectrodo
podem colapsar e causar flotaccedilatildeo das partiacuteculas coaguladas (Mollah et al 2004 Liu et al
2010)
(5)
(6)
Quando se utilizam acircnodos de ferro Fe(OH)3 precipita a pH superior a 55 (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Os prototildees produzidos nas reaccedilotildees 5 e 6 podem ser diretamente reduzidos a H2 gasoso no
caacutetodo segundo a reaccedilatildeo 7 (Ilhan et al 2008 Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009)
(7)
Em meio aacutecido a pH inferior a 5 eacute dissolvida uma quantidade de acircnodo de ferro maior do
que a esperada pela lei de Faraday devido ao ataque quiacutemico de prototildees (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Principais fatores que influenciam a EC
Densidade de Corrente
A densidade de corrente aplicada eacute importante na EC uma vez que eacute o uacutenico paracircmetro
operacional que pode ser controlado diretamente Neste sistema a densidade de corrente
determina a quantidade de iotildees Al3+ ou Fe2+ que satildeo libertados dos respetivos eleacutetrodos (Chen
2004)
Temperatura
A temperatura tem influecircncia na EC Estudos efetuados sobre a oxidaccedilatildeodissoluccedilatildeo de
acircnodos de Al no intervalo de temperatura de 2 a 90 ordmC concluiacuteram que a eficiecircncia de
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
16
corrente relativa ao acircnodo de Al aumenta rapidamente quando a temperatura da mistura
reacional varia de 2 a 30 ordmC O aumento da temperatura vai acelerar a velocidade de
destruiccedilatildeo da membrana de oacutexido aumentando a eficiecircncia de corrente Poreacutem quando a
temperatura sobe acima de 60 ordmC a eficiecircncia de corrente comeccedila a baixar Neste caso o
volume do coloacuteide Al(OH)3 diminui e os poros formados no acircnodo de Al fecham- se Estes
fatores devem ser responsaacuteveis pela diminuiccedilatildeo da eficiecircncia de corrente (Liu et al 2010
Chen 2004)
pH
O pH da soluccedilatildeo tem um papel importante nos processos de EC (Liu et al 2010) Os efeitos do
pH de misturas reacionais ou de aacuteguas residuais na EC refletem-se na eficiecircncia de corrente e
na solubilidade dos hidroacutexidos de metal formados
Geralmente a eficiecircncia de corrente dos processos de EC com alumiacutenio eacute mais elevada em
condiccedilotildees aacutecidas ou alcalinas do que em condiccedilotildees neutras O desempenho do tratamento
depende da natureza dos poluentes sendo a melhor remoccedilatildeo de poluente obtida a pH
proacuteximo de 7 O consumo de energia eacute no entanto maior a pH neutro devido agrave variaccedilatildeo da
condutividade Para condutividades elevadas o efeito de pH natildeo eacute significativo (Chen 2004)
Na gama de pH 4 ndash 9 formam-se Al(OH)2+ Al(OH)2+ Al2(OH)2
4+ Al(OH)3 e Al13(OH)327+ A
superfiacutecie destes compostos eacute carregada positivamente o que pode levar agrave neutralizaccedilatildeo
eletroquiacutemica por adsorccedilatildeo
A pH gt 10 forma-se maioritariamente Al(OH)4- e o efeito de coagulaccedilatildeo baixa rapidamente A
pH baixo Al3+ eacute o iatildeo maioritaacuterio e natildeo tem efeito coagulante
A evoluccedilatildeo de H2 no caacutetodo iraacute aumentar a concentraccedilatildeo de OH- Assim o pH na soluccedilatildeo
aquosa aumenta quando o pH da aacutegua original estaacute no intervalo 4 ndash 9 No entanto quando o
pH da aacutegua original eacute maior do que 9 o pH da aacutegua tratada iraacute diminuir (Liu et al 2010)
Materiais dos Eleacutetrodo
A Coagulaccedilatildeo Quiacutemica (CQ) e a EC baseiam-se no mesmo fenoacutemeno no qual as partiacuteculas
carregadas em suspensatildeo coloidal satildeo neutralizadas por colisatildeo muacutetua com iotildees de hidroacutexidos
metaacutelicos e aglomerados seguido de sedimentaccedilatildeo e flutuaccedilatildeo A diferenccedila entre EC e CQ eacute
principalmente a forma como o ferro ou alumiacutenio satildeo facultados agrave soluccedilatildeo A EC eacute um
processo que consiste em criar flocos de hidroacutexido metaacutelico por eletrodissoluccedilatildeo de acircnodos
soluacuteveis (Fe ou Al) enquanto que a CQ consiste em hidrolisar sais metaacutelicos de ferro ou
alumiacutenio sendo os sulfatos e os cloretos feacuterricos e de alumiacutenio os mais usados como
coagulantes no tratamento de aacutegua Algumas vantagens da EC relativamente CQ satildeo (Liu et
al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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1 Na coagulaccedilatildeo quiacutemica a hidroacutelise de sais metaacutelicos conduz a uma diminuiccedilatildeo do pH
sendo sempre necessaacuterio corrigir o pH do efluente A coagulaccedilatildeo quiacutemica eacute altamente
sensiacutevel agraves variaccedilotildees do pH e uma coagulaccedilatildeo eficaz eacute obtida a pH 6-7 Na
eletrocoagulaccedilatildeo o efeito da neutralizaccedilatildeo torna-se efetivo numa gama ampla de pH
entre 4 e 9
2 Os flocos formados pela EC apesar de similares aos da CQ tendem a ser maiores
contendo menos ligaccedilotildees com a aacutegua sendo resistentes ao aacutecido e muito mais
estaacuteveis A CQ eacute sempre seguida de uma sedimentaccedilatildeo e uma filtraccedilatildeo enquanto que
o processo de EC pode ser seguido pela sedimentaccedilatildeo ou flutuaccedilatildeo naturais As bolhas
de gaacutes produzidas durante a eletroacutelise podem levar os poluentes para a superfiacutecie da
soluccedilatildeo onde podem ser mais facilmente concentrados e removidos
3 As lamas formadas pela EC satildeo facilmente fixaacuteveis e faacuteceis de separar da aacutegua porque
satildeo compostas maioritariamente de oacutexidoshidroacutexidos metaacutelicos Apesar disto esta eacute
uma teacutecnica de baixa produccedilatildeo de lamas
4 O uso de produtos quiacutemicos eacute evitado no processo de EC Assim natildeo eacute preciso
neutralizar o excesso de quiacutemicos e eacute evitada uma poluiccedilatildeo secundaacuteria causada por
substacircncias quiacutemicas que satildeo adicionadas pois na EC apenas se verifica a
solubilizaccedilatildeo dos acircnodos
5 O processo de EC tem a vantagem de tratar o efluente com temperaturas baixas e
baixa turvaccedilatildeo Nestas condiccedilotildees a CQ tem dificuldade em encontrar um resultado
satisfatoacuterio
6 A EC requer equipamento simples e eacute faacutecil de operar
As principais desvantagens da EC satildeo (Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009)
Passivaccedilatildeo do acircnodo pela deposiccedilatildeo de lamas nos eleacutectrodos que pode inibir o
processo eletroliacutetico no modo de operaccedilatildeo contiacutenuo
Altas concentraccedilotildees de iotildees ferro e alumiacutenio no efluente que tecircm que ser removidas
posteriormente
Na Figura 3 apresenta-se um esquema do mecanismo reacional de eletrocoagulaccedilatildeo
eletrofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 3 - Esquema do processo de eletrocoagulaccedilatildeo (adaptado de Mollah et al 2004)
A eletrocoagulaccedilatildeo eacute eficiente na remoccedilatildeo de soacutelidos suspensos bem como oacuteleos e gorduras
Provou-se ser eficaz no tratamento de aacutegua potaacutevel para operaccedilotildees marinhas e mesmo para o
abastecimento de aacutegua para processos industriais (Chen 2004)
Oxidaccedilatildeo Eletroquiacutemica
A oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica tem sido amplamente investigada como um meio eficaz de controlo
de poluiccedilatildeo da aacutegua e no tratamento de aacuteguas residuais Uma vantagem importante da
oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute oxidar poluentes orgacircnicos em CO2 e aacutegua a fim de evitar um
problema de mudanccedila de uma fase para outra dos contaminantes Tambeacutem a operaccedilatildeo a
temperatura ambiente e pressatildeo atmosfeacuterica impede volatilizaccedilatildeo e a descarga dos resiacuteduos
que natildeo satildeo tratados e a reaccedilatildeo pode ser simplesmente terminada (Deng and Englehardt
2007) O processo de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute particularmente interessante uma vez que os
eletrotildees fornecidos permitem uma versaacutetil eficiente facilmente automatizaacutevel e limpa
tecnologia (Panizza et al 2010)
Nos uacuteltimos anos os processos oxidativos avanccedilados (POA) tecircm sido propostos como uma
alternativa eficiente e emergente para o tratamento de efluentes que contecircm poluentes
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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toacutexicos ou refrataacuterios Muitos processos tais como oxidaccedilatildeo de Fenton ozonizaccedilatildeo oxidaccedilatildeo
eletroquiacutemica e os seus processos combinados foram investigados (Zhou et al 2011)
Durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica os poluentes podem ser oxidados quer diretamente como
indiretamente (Deng and Englehardt 2007 Primo et al 2009 Zhang et al 2011) isto eacute no
acircnodo alguns compostos podem ser diretamente oxidados Aleacutem disso reaccedilotildees de oxidaccedilatildeo
podem ocorrer no seio da soluccedilatildeo atraveacutes de espeacutecies oxidantes geradas electroliticamente
Propotildee-se que a degradaccedilatildeo de amoniacuteaco ocorre principalmente devido ao processo de
oxidaccedilatildeo indirecta na presenccedila de iotildees cloreto No entanto a oxidaccedilatildeo de amoniacuteaco pode
levar a formaccedilatildeo de iotildees nitrato (Primo et al 2009)
A Figura 4 ilustra os diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo (Anglaba et al 2009)
Figura 4 - Diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica (a) oxidaccedilatildeo directa e (b) oxidaccedilatildeo indirecta (adaptado de Anglada et al 2009)
Na oxidaccedilatildeo direta os poluentes satildeo destruiacutedos diretamente na superfiacutecie do acircnodo e pode
tomar duas vias diferentes
Conversatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo apenas parcialmente oxidados (reaccedilatildeo
8) podendo ser necessaacuterio um tratamento subsequente
(8)
Combustatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo transformados em aacutegua dioacutexido de
carbono inorgacircnicos e outros componentes (reaccedilatildeo 9)
(9)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
20
Na oxidaccedilatildeo indireta onde um mediador (HClO H2S2O8 HO e outros) eacute eletroquimicamente
gerado para efetuar a oxidaccedilatildeo (Deng and Englehardt 2007 Anglada et al 2009) As reaccedilotildees
responsaacuteveis pela oxidaccedilatildeo indireta durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica satildeo as seguintes (Deng
and Englehardt 2007)
Reaccedilotildees anoacutedicas
(10)
(11)
(12)
Reaccedilotildees no seio da soluccedilatildeo
(13)
(14)
Reaccedilotildees catoacutedicas
(15)
(16)
Eletro-Fenton
Existem sistemas hiacutebridos que consistem em processos de oxidaccedilatildeo diferentes tais como
oxidaccedilatildeo Fenton sendo um meacutetodo frequentemente usado com o objetivo de aumentara
eficiecircncia dos meacutetodos eletroquiacutemicos (Atmaca 2009)
O processo Fenton tem atraiacutedo grande interesse devido agrave sua capacidade de gerar radicais
hidroxilo (HO) atraveacutes da decomposiccedilatildeo de H2O2 por Fe2+ em condiccedilotildees aacutecidas Aleacutem disso
pode ser aplicada a uma vasta gama de poluentes orgacircnicos devido agrave sua simplicidade e
facilidade de aplicaccedilatildeo em condiccedilotildees suaves de temperatura e pressatildeo A eficiecircncia deste
processo pode ser consideravelmente melhorada pela aplicaccedilatildeo de eletricidade para gerar
radicais HO adicionais chamando assim processo eletro-Fenton O processo eletro-Fenton
inclui as vantagens combinadas de eletroquiacutemica e os meacutetodos de tratamento Fenton Este
processo permite a produccedilatildeo de mais radicais HO sendo reforccedilada a oxidaccedilatildeo dos compostos
orgacircnicos Em meio aacutecido o poder oxidante de H2O2 pode ser melhorado com o meacutetodo
eletro-Fenton onde uma pequena quantidade de Fe2+ eacute adicionada como catalisador na
soluccedilatildeo contaminada para gerar HO e Fe3+ das reaccedilotildees de Fenton (Mohajeri et al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
21
Capiacutetulo 3 ndash Materiais e Meacutetodos
O efluente utilizado neste trabalho foi recolhido agrave entrada do tratamento bioloacutegico numa
ETRS A amostra recolhida foi caraterizada tendo em conta os seguintes paracircmetros CQO
COf soacutelidos totais (ST) soacutelidos suspensos (SS) soacutelidos dissolvidos (SD) azoto amoniacal (N-
NH3) e azoto de Kjeldhal (NTK) Todas as anaacutelises foram efetuadas de acordo com o Standard
Methods encontrando-se as teacutecnicas usadas respectivamente nos anexos 1 a 3 Durante os
ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo forma recolhidas amostras agraves quais foram efetuadas as seguintes
anaacutelises CQO Carbono Orgacircnico Filtrado (COf) Azoto Total (NT) pH e condutividade
Nos pontos seguintes descrevem-se os reagentes os meacutetodos e as teacutecnicas utilizadas ao longo
do trabalho
31 ndash Reagentes
Na Tabela 2 encontram-se listados os reagentes usados para as vaacuterias determinaccedilotildees
analiacuteticas bem como o seu grau de pureza e marca
Tabela 2 ndash Reagentes utilizados na eletrocoagulaccedilatildeo e nos meacutetodos de anaacutelise
Reagentes Grau de Pureza Marca
Ensaios de EC e
determinaccedilotildees COf H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
CQO
K2Cr2O7 99 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
Ag2SO4 985 Carlo Erba
HgSO4 99 Fluka
FeH20N2O14S2 995 Merck
N-NH3 e TKN
NaOH 98 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
H3BO3 998 Panreac
K2SO4 998 AnalaR NORMAPUR
CuSO4 99-1005 Merck
Na2S2O3 1004 AnalaR NORMAPUR
Na2B4O7middot10H2O 995-105 Scharlau
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
22
32 ndash Paracircmetros de Controlo
Todos os paracircmetros de controlo foram determinados de acordo os meacutetodos que se encontram
nos anexos 1 a 3
Carecircncia Quiacutemica de Oxigeacutenio
A CQO foi determinada em todas as amostras apoacutes o ensaio de EC A determinaccedilatildeo foi atraveacutes
do meacutetodo tritrimeacutetrico em refluxo fechado (anexo 1)
O digestor utilizado foi um Spectroquant TR 420 e o titulador automaacutetico foi da Metrohm 876
Dosimat plus
Carbono Orgacircnico filtrado e Azoto total
O COf e o azoto total foram determinados em todas as amostras apoacutes o tratamento de EC
utilizando o equipamento Total Organic Carbon Analyzer da Shimadzu TOC-V CSH O meacutetodo
usado para determinar este paracircmetro foi o meacutetodo da combustatildeo a alta temperatura Antes
de proceder agrave medida do COf no referido aparelho as amostras da EC foram filtradas com
filtros de 1 μm e acidificadas com H2SO4 de forma a atingir pH 3 ndash 4
pH
Mediu-se o pH das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC no equipamento pHmeter
HI 931400
Condutividade
As medidas de condutividade das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC foram
efetuadas com um condutiviacutemetro Mettler Toledo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
23
33 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Apoacutes a caraterizaccedilatildeo inicial das amostras realizaram-se os ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo com
o objetivo de precipitar a mateacuteria suspensa e dissolvida existente no lixiviado Numa
primeira fase de tratamento com EC foram feitos ensaios de otimizaccedilatildeo das condiccedilotildees a
aplicar tendo-se variado primeiro a diferenccedila de potencial aplicada (entre 6 e 12 V)
Verificou-se que natildeo havia uma boa reprodutibilidade das condiccedilotildees experimentais pelo que
se passou a aplicar uma intensidade de corrente constante 25 A apresentando-se nesta
dissertaccedilatildeo apenas estes uacuteltimos resultados Foram realizados ensaios de 3 horas a pH
natural pH 6 e a pH 4 com agitaccedilatildeo (100 rpm) e sem agitaccedilatildeo com diluiccedilatildeo (12) e sem
diluiccedilatildeo A Fabela 3 apresenta um resumo dos ensaios realizados Todos os ensaios foram
repetidos tendo sido efetuados dois a cinco ensaios para cada condiccedilatildeo experimental a
testar e as amostras recolhidas a intervalos de tempo diferentes para inferir da
reprodutibilidade dos resultados experimentais O tratamento foi realizado com acircnodos e
caacutetodos de ferro ambos com aacutereas de 40 cm2 A Figura 5 ilustra o esquema de montagem
experimental usada na EC
Figura 5 - Montagem experimental usada no tratamento de EC Legenda 1 ndash Fonte de alimentaccedilatildeo
2 ndash Eleacutetrodos de ferro 3 ndash Ceacutelula contendo o lixiviado 4 ndash Agitador magneacutetico 5 ndash Placa de agitaccedilatildeo
0000
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
24
Tabela 3 ndash Resumo das vaacuterias condiccedilotildees aplicadas ao longo dos ensaios realizados com uma intensidade
de corrente aplicada de 25 A
Diluiccedilatildeo Agitaccedilatildeo pH inicial
11
sem 4
sem 6
sem natural (83)
Com (100 rpm) natural (8hellip)
12 sem natural (83)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
25
Capiacutetulo 4 ndash Resultados e Discussatildeo
Este capiacutetulo encontra-se dividido em duas partes a primeira onde satildeo apresentados os
resultados obtidos nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo das amostras de lixiviado e a segunda
que conteacutem caacutelculos relacionados com remoccedilotildees especiacuteficas de carga orgacircnica por consumo
de ferro e de energia eleacutetrica
As amostras utilizadas neste estudo foram obtidas no aterro sanitaacuterio da Resistrela na
Capinha Concelho do Fundatildeo As amostras foram recolhidas no tanque de equalizaccedilatildeo agrave
entrada do tratamento bioloacutegico aiacute existente em Fevereiro de 2012 Nas Tabelas 4 e 5
apresentam-se os resultados obtidos na caracterizaccedilatildeo da amostra recolhida Para a
determinaccedilatildeo da CQO e do COf foram ensaiadas diferentes diluiccedilotildees tendo-se verificado que
as mais adequadas eram respetivamente 150 e 1200 Esta eacute uma amostra tiacutepica de um
lixiviado novo dada a sua CQO
Tabela 4 ndash Resultados de CQO e COf obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Diluiccedilatildeo CQO CQO mg O2L-1 Diluiccedilatildeo COf COf mgL-1
150 17622
1100 7196
125 17517
120 17515 1200 7310
110 10325
Tabela 5 ndash Resultados de condutividade pH ST SS SD azoto amoniacal e azoto total de Kjeldahl
obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Condutividade (15 ordmC) mscm-1 pH STgL-1 SSgL-1 SDgL-1 N-NH3
mgL-1
NTK
mgL-1
294 837 2370 115 2270 4485 5141
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
26
41 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Nesta secccedilatildeo encontram-se os resultados obtidos para as diferentes condiccedilotildees experimentais
ensaiadas tal como se encontra descrito na Tabela 3 Tal como jaacute foi referido anteriormente
todos os ensaios aqui apresentados foram realizados a uma intensidade de corrente aplicada
de 25 A
Cada uma das diferentes condiccedilotildees experimentais ensaiadas for repetida uma ou vaacuterias
vezes Para evitar grandes variaccedilotildees no volume dos ensaios e em simultacircneo haver
determinaccedilotildees da CQO a intervalos de tempos reduzidos as amostras em cada uma das
repeticcedilotildees foram recolhidas a tempos diferentes Deste modo por vezes para um
determinado tempo temos apenas um valor do paracircmetro em estudo ao qual continuamos a
chamar incorretamente ldquomeacutediardquo e para o qual consequentemente natildeo existe desvio
padratildeo A esses valores meacutedios da CQO foram ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau Na realidade
em alguns dos casos o ajuste de uma exponencial ou equaccedilatildeo do 2ordm grau podia ter sido
conseguido com resultados igualmente bons Contudo por razotildees de consistecircncia foram
sempre ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau
Para os outros paracircmetros de anaacutelise usados neste estudo COf NT pH e condutividade as
determinaccedilotildees natildeo foram tatildeo exaustivas apesar de terem sido calculadas sempre para mais
do que um ensaio Contudo seratildeo apresentados apenas os resultados para o ensaio em que
foram recolhidas mais amostras e que portanto apresenta um maior nuacutemero de resultados
411 ndash Amostras sem diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC agraves amostras de lixiviado sem diluiccedilatildeo a pH inicial natural com
e sem agitaccedilatildeo e a pH 6 e pH 4 sem agitaccedilatildeo Nas duas sub-secccedilotildees seguintes apresentam-
se respetivamente os resultados obtidos para a variaccedilatildeo ao longo do tempo da CQO e dos
restantes paracircmetros controlados COf NT condutividade e pH
4111 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo da CQO
Ensaios a pH natural sem agitaccedilatildeo
Realizaram-se 6 ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo de forma a determinar a evoluccedilatildeo
da CQO ao longo do tempo de ensaio Os resultados obtidos encontram-se na Tabela 6 e na
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
27
Figura 6 que tambeacutem contecircm informaccedilatildeo relativa agrave meacutedia e ao desvio padratildeo para os
resultados obtidos nos diferentes ensaios
Tabela 6 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo com a
respetiva meacutedia e desvio padratildeo
CQO g O2L
-1
t min A B C D E F Meacutedia DP
0 1851 1758 1866 1717 1775 1799 1794 057
10 1737
1683
1710 038
20 1701 1647
1674 038
30 1571
1522
1546 035
40 1593 1465 1499
1519 066
50 1411
1411
60 1350 1336
1328 1286 1331 1326 024
80 1278 1199 1300
1259 053
100 1244 1074
938
1085 153
120 1109 951 996
823 955 967 103
130
993
993
140
796 798
797 002
150
787 724
756 045
160
783 669
726 080
170
794 722
758 051
180
697 707 584 727 679 064
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
28
Figura 6 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo para as amostras recolhidas no ensaio de EC a pH natural
sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios A a F realizados
Consultando a Tabela 6 podemos concluir que em meacutedia para as 3 h de ensaio foram
removidos cerca de 11 g O2L-1 o que corresponde a uma remoccedilatildeo de CQO de 62
A anaacutelise da Figura 6 permite verificar que para o tempo de 180 minutos se comeccedila a verificar
a tendecircncia para a formaccedilatildeo de um patamar na curva ajustada aos dados experimentais o que
significa que se estaacute perto de se atingir o maacuteximo de remoccedilatildeo de CQO com uma eficiecircncia
energeacutetica aceitaacutevel
Ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo
Nos 4 ensaios de EC realizados a pH natural com agitaccedilatildeo (100 rpm) cujos resultados de CQO
se encontram na Tabela 7 e na Figura 7 verifica-se tal como no caso anterior uma boa
reprodutibilidade dos resultados A curva ajustada agrave meacutedia dos resultados apresenta uma
clara tendecircncia para formar um patamar a tempo inferior ao verificado no ensaio sem
agitaccedilatildeo Este facto traduz-se numa remoccedilatildeo de CQO menor que foi aqui de apenas 36 ao
fim de 3 h
Nestes ensaios pretendia-se minimizar problemas de passivaccedilatildeo do eleacutetrodo aumentando a
eficiecircncia EC Poreacutem a remoccedilatildeo da CQO foi menor provavelmente porque a agitaccedilatildeo
destruiacutea os flocos formados
y = 5E-07x3 - 4E-05x2 - 0071x + 17896 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
A
B
C
D
E
F
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 7 ndash Resultados da variaccedilatildeo da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC
realizados a pH natural com agitaccedilatildeo
CQO g O2L-1
t min G H I J Meacutedia DP
0 1736 1817 1845 1698 1774 069
10
1800
1592 1696 147
30
1645
1529 1587 082
40 1601
1429 1515 121
60
1523 1445
1484 055
80 1381
1262 1321 084
100
1341
1212 1276 091
120 1218
1229
1224
130 1213
1125 1169 062
140 1236 1270
1253
150 1094
1087 1090
160 1086 1150
1118
170 1138 1193
1166
180 1138 1264 1196 965 1141 128
Figura 7 ndash Valores da CQO das amostras recolhidas ao longo do tempo nos ensaios de EC realizados a pH
natural com agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
y = 3E-07x3 + 8E-05x2 - 00603x + 17635 Rsup2 = 097
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
G
H
I
J
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Ensaios a pH 6 sem agitaccedilatildeo
Para os 4 ensaios de EC realizadas a pH inicial 6 sem agitaccedilatildeo cujos resultados da CQO para
as amostras recolhidas se encontram na Tabela 8 e Figura 8 o pH da amostra foi ajustado
com H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC
Mais uma vez foi obtido o ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos resultados experimentais
com uma boa correlaccedilatildeo observando-se a formaccedilatildeo de um patamar para tempos superiores a
160 min A remoccedilatildeo total de CQO nas 3 h de ensaios foi de 64 ligeiramente superior ao
valor observando para o ensaio em que natildeo foi efetuada correccedilatildeo ao pH inicial da suspensatildeo
Tabela 8 ndash Resultados de CQO obtidos para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a pH 6
sem agitaccedilatildeo bem como a meacutedia e o desvio padratildeo para esses resultados
CQO g O2L
-1
t min K L M N Meacutedia DP
0 1758 1758 1848 1758 1780 045
10 1726
1758
1742 023
30
1544 1567 1555 016
40
1379
1379
60 1119
1206 1242 1189 063
80
986
1099 1043 081
100 810
904
857 066
120
831
826 828 003
130
721
721
140 647 683 733
687 043
150 624 691 719
678 049
160 628 591 731
650 073
170 630 595 707
644 057
180 635 598 689 607 632 041
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 8 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo par os diferentes ensaios de EC realizados a pH 6 sem
agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
Ensaios a pH 4 sem agitaccedilatildeo
Foram realizados 3 ensaios de EC a pH inicial 4 tendo-se efetuado a correccedilatildeo ao pH com
H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC Os resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO nos
diferentes ensaios encontram-se na Tabela 9 e na Figura 9 A meacutedia e o desvio padratildeo
apresentados na tabela foram calculados apenas com dois dos ensaios O e P uma vez que os
resultados obtidos no ensaio Q se afastam muito dos obtidos nos outros ensaios tal como se
pode verificar na Figura 9 Este resultado diferente ainda que com um andamento idecircntico
deve estar relacionado com algum erro experimental cometido
Uma equaccedilatildeo do 3ordm grau tambeacutem se ajusta com uma boa correlaccedilatildeo agrave meacutedia dos resultados
experimentais obtidos apresentando uma espeacutecie de patamar inicial para aleacutem do jaacute
habitual patamar final O andamento inicial da curva deve estar relacionado com a formaccedilatildeo
no iniacutecio do ensaio de partiacuteculas muito finas que vatildeo posteriormente dar origem aos
agregados que sedimentam Estas partiacuteculas finas levam mais tempo a sedimentar e
ldquocontaminamrdquo com mais facilidade as amostras recolhidas para a determinaccedilatildeo da CQO
dando origem a valores mais elevados
No cocircmputo geral a remoccedilatildeo da CQO foi inferior agrave dos outros ensaios realizados sem
agitaccedilatildeo tendo sido de 53
y = 1E-06x3 + 6E-05x2 - 01082x + 18182 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
K
L
M
N
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 9 ndash Resultados da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC realizados a pH 4
sem agitaccedilatildeo
CQO mg L-1
t min O P Q Meacutedia DP
0 1466 1342 1448 1404 067
10
1361 1491 1361 092
30
1363 1532 1363 120
40
1384
60
1074
1074
80 1071
1293 1071 157
100
813 1180 813 259
120 731
1062 731 234
130 679
679
140 721 635 1132 678 265
150 590 682
636 065
160 586 641 889 613 162
170 604 634
619 022
180 494 574 920 534 227
Figura 9 ndash Valores da CQO para as amostras recolhidas ao longo do tempo de EC para o ensaio realizado
a pH 4 sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia dos ensaios O e P
y = 2E-06x3 - 00006x2 - 00205x + 14095 Rsup2 = 098
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
O
P
Q
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
33
4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade
e pH
Na Tabela 10 e na Figura 10 encontram-se os resultados obtidos para as variaccedilotildees de COf e de
NT nos ensaios realizados a pH natural sem e com agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo As
remoccedilotildees globais de COf para as diferentes condiccedilotildees experimentais apresentam posiccedilotildees
relativas semelhantes agraves observadas para a CQO o que eacute explicado pelo facto da remoccedilatildeo da
carga orgacircnica nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo se dar essencialmente por
floculaccedilatildeocoagulaccedilatildeo com apenas uma reduzida remoccedilatildeo de carga orgacircnica por oxidaccedilatildeo
anoacutedica
Quanto agraves remoccedilotildees de azoto total satildeo bastante mais reduzidas e com um padratildeo idecircntico ao
observado pelo COf e pela CQO Esta menor remoccedilatildeo do NT pode estar relacionada com o
facto do azoto total englobar diferentes formas de azoto e o processo de EC poder ser mais
adequado para a remoccedilatildeo de algumas das formas
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH independentemente do seu valor inicial observa-se um aumento ao
longo dos ensaios sendo o valor final do pH das suspensotildees ao fim de 3 h de
aproximadamente 13 Esta subida do pH estaacute relacionada com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que
estatildeo na base da formaccedilatildeo de flocos e que iraacute levar agrave remoccedilatildeo da carga orgacircnica da
suspensatildeo
Em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo da condutividade ao longo dos ensaios observam-se que ao longo dos
ensaios realizados a diferentes condiccedilotildees experimentais sucessivos aumentos e reduccedilotildees
Estes periacuteodos devem estar relacionados respetivamente com fases de maior formaccedilatildeo de
hidroacutexidos com elevada condutividade com fases de formaccedilatildeo de flocos e consequente
precipitaccedilatildeo e reduccedilatildeo de condutividade
Tabela 10 - Remoccedilotildees de COf e de NT obtidas nos ensaios de EC a pH natural sem e com
agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo
Remoccedilatildeo COf NT
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 60 37
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo 100 rpm 50 28
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo 70 43
2611 - pH 4 - s agitaccedilatildeo 57 33
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
34
Figura 10 ndash Variaccedilatildeo da COf e NT relativos no tempo para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a)
pH natural sem agitaccedilatildeo b) pH 6 sem agitaccedilatildeo c) pH 4 sem agitaccedilatildeo d) pH natural com agitaccedilatildeo
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
Tempo minutos
pH natural com agitaccedilatildeo
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH natural
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempominutos
pH 6
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH 4
COf NT
a) b)
c) d)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 11 ndash Valores da condutividade e do pH para as amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC
realizados sem agitaccedilatildeo a) pH natural b) pH 6 e c) pH 4
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12 com o objetivo de estudar o
efeito da diluiccedilatildeo sobre a eficiecircncia do meacutetodo Na Tabela 11 e na Figura 12 encontram-se os
resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo de ensaio para os dois testes
realizados bem como a meacutedia e o desvio padratildeo dos dados recolhidos Observa-se uma
grande dispersatildeo de resultados na parte final do ensaio apoacutes 2 h que se traduz num
coeficiente de correlaccedilatildeo da equaccedilatildeo de 3ordf ordem ajustada aos dados experimentais pior
que os anteriores Para este resultado tambeacutem teraacute contribuiacutedo o facto de apenas se terem
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 6
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 4
Cond
pH
pH
a) b)
c)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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realizado 2 ensaios Tal como nos casos anteriores observou-se a tendecircncia para a formaccedilatildeo
de um patamar na curva ajustada para tempos superiores a 2 h
Apesar da remoccedilatildeo da CQO ter sido de cerca de 72 valor mais elevado do que nos ensaios
sem diluiccedilatildeo note-se que a remoccedilatildeo absoluta de CQO for muito inferior tendo sido cerca de
6 g Lmdash1 quando nos casos anteriores se tinham observado valores superiores a 11 g Lmdash1
Tabela 11 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
CQO g O2L
-1
t min R S Meacutedia DP
0 785 900 843 081
10
866 866
30 601 669 635 049
60
538 538
100 379 449 414 050
120 293
293
130 270
270
140 281 350 315 049
150 201 346 273 102
160 200 360 280 114
170 197 382 290 131
180 162 314 238 108
Figura 12 ndash Variaccedilatildeo da CQO das amostras recolhidas ao longo da EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
y = -8E-08x3 + 00002x2 - 00704x + 8727 Rsup2 = 098
00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
R
S
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Quanto agrave variaccedilatildeo do pH ao longo dos ensaios (Figura 13) foi idecircntica agrave dos ensaios sem
diluiccedilatildeo ie aumentou durante o ensaio ateacute atingir o valor de aproximadamente 13 e
mantendo-se nesse valor ateacute ao fim do ensaio A variaccedilatildeo da condutividade (Figura 13)
apresentou tambeacutem um comportamento semelhante ao dos ensaios sem diluiccedilatildeo embora com
variaccedilotildees menos bruscas o que eacute normal pois a concentraccedilatildeo de poluentes existentes e
hidroacutexidos formados estaacute reduzida a metade
Figura 13 ndash Variaccedilatildeo da condutividade e do pH ao longo EC realizado a pH natural com diluiccedilatildeo de 12
sem agitaccedilatildeo
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados
Na Figura 14 comparam-se as remoccedilotildees relativas de CQO de COf e de NT para os ensaios
realizados a diferentes valores de pH inicial sem agitaccedilatildeo Verifica-se que as maiores
remoccedilotildees de CQO foram obtidas para pH inicial natural e 6 A este uacuteltimo pH tambeacutem se
observaram as maiores remoccedilotildees absolutas de COf e de TN
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural com diluiccedilatildeo
Cond pH
pH
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 14 - Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e NT obtidas apoacutes 3h de tratamento de EC a pH
inicial natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo
Quando se comparam os ensaios realizados a pH natural com e sem agitaccedilatildeo (Figura 15)
observam-se remoccedilotildees absolutas de CQO de COf e de NT superiores para o ensaio realizado
sem agitaccedilatildeo Efetivamente a agitaccedilatildeo parece natildeo favorecer a formaccedilatildeo dos flocos ou
mesmo provocar a sua desagregaccedilatildeo
Aparentemente o facto de diluir o lixiviado original antes de efetuar o ensaio de
eletrocoagulaccedilatildeo tambeacutem natildeo introduz alteraccedilotildees positivas nos resultados pois a diluiccedilatildeo
leva a que as remoccedilotildees absolutas dos paracircmetros em anaacutelise decresccedilam significativamente
(Figura 16) O efeito da concentraccedilatildeo parece ser de extrema importacircncia sendo que quando
a concentraccedilatildeo eacute superior se devem formar flocos com massa criacutetica para sedimentarem com
maior facilidade
Na Figura 17 faz-se uma anaacutelise da remoccedilatildeo absoluta da CQO nas diferentes horas de ensaio
para os testes realizados a diferentes valores de pH inicial com e sem agitaccedilatildeo Verifica-se
que
A pH natural sem agitaccedilatildeo a remoccedilatildeo da CQO eacute a mais regular ao longo do tempo
Para os ensaios realizados a pH inicial 4 e 6 a remoccedilatildeo para a 3ordf hora eacute bastante
inferior agraves remoccedilotildees obtidas para as duas primeiras horas
Nos ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo a remoccedilatildeo durante a 3ordf hora eacute
miacutenima natildeo se justificando o prolongamento do ensaio para aleacutem de 2 h
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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verificamos uma remoccedilatildeo mais elevada da CQO na primeira hora de ensaio a pH 6 sem
agitaccedilatildeo Relativamente agrave segunda hora natildeo se verifica diferenccedilas significativas No entanto
na 3ordf hora verifica-se uma maior remoccedilatildeo no ensaio a pH natural sem agitaccedilatildeo
Figura 15 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC a pH inicial
natural com e sem agitaccedilatildeo
Figura 16 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC realizada a pH
inicial natural com e sem diluiccedilatildeo da amostra inicial
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 11 - pH natural - c agitaccedilatildeo 100 rpm
X0-X
CQO
COf
NT
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 12 - pH natural - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
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Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
43
Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
44
Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Zhao X Qu J Liu H Wang C Xiao S Liu R Liu P Lan H Photoelectrochemical
treatment of landfill leachate in a continuous flow reactor Bioresource Technology 101
865-869 2010b
Zhou M Saumlrkkauml H Sillanpaumlauml M A comparative experimental study on methyl orange
degradation by electrochemical oxidation on BDD and MMO electrodes Separation and
Purification Technology 78 290-297 2011
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
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3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
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23 Lixiviados de aterros sanitaacuterios
Os lixiviados de aterros sanitaacuterios satildeo definidos como efluentes aquosos gerados como
consequecircncia da percolaccedilatildeo da chuva atraveacutes dos resiacuteduos soacutelidos Contecircm um grande nuacutemero
de compostos alguns dos quais podem causar problemas na sauacutede humana e na natureza
quando libertados no ambiente natural nomeadamente poluentes orgacircnicos azoto
amoniacal sais inorgacircnicos metais pesados e compostos xenobioacuteticos (Renou et al 2008
Bashir et al 2009 Panizza et al 2010 Aziz et al 2010) A sua composiccedilatildeo quiacutemica pode
ser afetada por vaacuterios fatores como a idade do aterro a precipitaccedilatildeo sazonal e a origem dos
resiacuteduos (Panizza et al 2010) Assim a composiccedilatildeo do lixiviado e a concentraccedilatildeo de
contaminantes depende da composiccedilatildeo dos resiacuteduos soacutelidos depositados no aterro e da sua
idade Geralmente os aterros satildeo classificados como ldquojovemrdquo para menos de 5 anos ldquomeia
idaderdquo para 5-10 anos ldquovelhordquo para mais 10 anos (Veli et al 2008 Panizza et al 2010) Em
geral os lixiviados dos aterros ldquojovensrdquo possuem cargas poluentes muito mais elevadas do
que os ldquovelhosrdquo (Bashir et al 2010) embora estes uacuteltimos tenham uma biodegrabilidade
inferior (Zhao et al 2010a)
As caracteriacutesticas de um lixiviado podem ser representadas por paracircmetros baacutesicos
nomeadamente carecircncia quiacutemica de oxigeacutenio (CQO) carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio (CBO)
BODCQO pH soacutelidos suspensos (SS) azoto de Kjeldahl (NTK) azoto amoniacal e metais
pesados (Renou et al 2008) Na tabela 1 apresentam-se as caracteriacutesticas tiacutepicas de
lixiviados jovens e velhos
Face agraves composiccedilotildees apresentadas por estes dois tipos de lixiviados eacute crucial o seu
tratamento uma vez que lixiviados natildeo tratados podem permear os solos poluindo-os
misturar-se com aacuteguas subterracircneas e superficiais tornando-as inadequadas para fins
humanos ou mesmo desaconselhando a sua utilizaccedilatildeo para qualquer outro fim (Zhao et al
2010b)
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Tabela 1 ndash Caracteriacutesticas tiacutepicas de lixiviado (Deng and Englehardt 2007)
Lixiviado
Jovem (lt 1-2 anos) Velho (gt 5-10 anos)
pH 6 66 ndash 75
CQO (mgL) 3000 - 60000 100 ndash 500
CBO5CQO 06 ndash 10 0 ndash 03
COT (mgL) 1500 - 20000 80 ndash 160
TSS (mgL) 200 ndash 2000 100 - 400
N-NH3 (mgL) 10 - 800 20 ndash 40
N-Orgacircnico (mgL) 10 ndash 800 80 - 120
Ca2+ (mgL) 200 - 3000 100 ndash 400
Mg2+ (mgL) 50 ndash 15000 50 - 200
SO42- (mgL) 50 - 1000 20 ndash 50
Cl- (mgL) 200 - 3000 100 - 400
24 Tratamento de Lixiviados
Os meacutetodos existentes para o tratamento de lixiviados de aterros sanitaacuterios podem ser
classificados como quiacutemicos fiacutesicos ou bioloacutegicos Os meacutetodos fiacutesicos mais utilizados satildeo o
arejamente e a filtraccedilatildeo por membranas A coagulaccedilatildeo-floculaccedilatildeo a precipitaccedilatildeo quiacutemica e
os meacutetodos de oxidaccedilatildeo quiacutemica ou eletroquiacutemica encontram-se entre os meacutetodos quiacutemicos
mais usados (Guo et al 2010) Descrevem-se em seguida alguns dos meacutetodos disponiacuteveis
para o tratamento deste tipo de lixiviados
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241 Transferecircncia de Lixiviados
A transferecircncia de lixiviados para sistemas de tratamento de esgoto domeacutestico e a reciclagem
do lixiviado ao aterro satildeo dois sistemas usados para a resoluccedilatildeo do problema colocado pela
existecircncia das aacuteguas lixiviantes
Tratamento combinado com esgoto domeacutestico
Haacute alguns anos este tratamento era comum no tratamento de lixiviado devido agrave sua
manutenccedilatildeo faacutecil e ao reduzido custo de operaccedilatildeo Poreacutem esta opccedilatildeo tem sido posta em
causa devido agrave presenccedila de compostos orgacircnicos inibitoacuterios com baixa biodegrabilidade e agrave
presenccedila de metais pesados no lixiviado o que reduz a eficiecircncia do tratamento e conduz a
um aumento da concentraccedilatildeo destes constituintes no efluente Um argumento a favor deste
tratamento alternativo eacute o facto de natildeo ser necessaacuterio adicionar foacutesforo e azoto uma vez
que o primeiro se encontra no esgoto domeacutestico e o segundo no lixiviado (Renou et al 2008)
Reciclagem
A reciclagem do lixiviado tem sido utilizada nos uacuteltimos dez anos visto ser uma das opccedilotildees
disponiacuteveis menos cara Um dos benefiacutecios desta teacutecnica eacute o facto do aumento de
recirculaccedilatildeo de lixiviado aumentar o teor de humidade num sistema de reator controlado e
promover a distribuiccedilatildeo de nutrientes e enzimas Desta forma natildeo soacute aumenta a qualidade do
lixiviado como tambeacutem diminui o tempo necessaacuterio agrave estabilizaccedilatildeo de vaacuterias deacutecadas para 2 a
3 anos (Renou et al 2008)
242 Tratamento Bioloacutegico
Devido agrave sua fiabilidade simplicidade e razatildeo custo-eficiecircncia elevada o tratamento
bioloacutegico eacute o mais comum no tratamento da maior parte dos lixiviados contendo altas
concentraccedilotildees de BOD A biodegradaccedilatildeo eacute realizada por microrganismos que podem degradar
os compostos orgacircnicos obtendo-se dioacutexido de carbono em condiccedilotildees aeroacutebias e biogaacutes (uma
mistura que conteacutem essencialmente CO2 e CH4) em condiccedilotildees anaeroacutebias (Renou et al
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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2008) No entanto este meacutetodo pode ser aplicado apenas no tratamento de lixiviados jovens
uma vez que aiacute a concentraccedilatildeo de metais pesados eacute baixa a reduzida biodegrabilidade dos
outros tipos de lixiviados impede que este processo seja efetivo (Zhao et al 2010a)
Tratamento Aeroacutebio
O tratamento aeroacutebio deve permitir uma reduccedilatildeo parcial de poluentes orgacircnicos
biodegradaacuteveis e tambeacutem deve conduzir agrave nitrificaccedilatildeo do azoto amoniacal Os processos
bioloacutegicos aeroacutebios baseados no crescimento de biomassa suspensa tais como lagoas
arejadas lamas ativadas e reatores descontiacutenuos sequenciais (SBR) tecircm sido amplamente
estudados e aplicados (Renou et al 2008)
As lagoas arejadas satildeo geralmente vistas como um meacutetodo eficaz para a remoccedilatildeo de agentes
patogeacutenicos compostos orgacircnicos e inorgacircnicos e de custos de operaccedilatildeo e manutenccedilatildeo
reduzidos Estes atributos fazem delas escolhas populares para o tratamento de aacuteguas
residuais (Renou et al 2008)
O processo de lamas ativadas eacute muito aplicado como tratamento de aacuteguas residuais e como
co-tratamento de lixiviados e esgoto No entanto nas ultimas deacutecadas este meacutetodo mostrou
ser insuficiente para lidar com lixiviados de aterros sanitaacuterios apesar de poder ser eficiente
na remoccedilatildeo de carbono orgacircnico nutrientes e teor de azoto apresenta demasiadas
desvantagens tais como (Renou et al 2008)
sedimentaccedilatildeo inadequada e necessidade de mais arejamento
alto custo energeacutetico e produccedilatildeo de lamas
inibiccedilatildeo microbiana devido agrave elevada concentraccedilatildeo de azoto amoniacal
O sistema SBR eacute adequado para os processos nitrificaccedilatildeo e desnitrificaccedilatildeo uma vez que
fornece um regime de exploraccedilatildeo compatiacutevel com a oxidaccedilatildeo do carbono orgacircnico e a
nitrificaccedilatildeo A grande flexibilidade deste processo eacute particularmente importante quando se
considera o tratamento de lixiviados com um elevado grau de variabilidade em termos de
qualidade e quantidade (Renou et al 2008)
Tratametno Anaeroacutebio
O tratamento anaeroacutebio eacute adequado para tratar efluentes de elevada carga orgacircnica tais
como lixiviados de aterros jovens Contrariamente aos processos aeroacutebios a digestatildeo
anaeroacutebia conserva energia e produz muito poucos soacutelidos embora as velocidades de reaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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sejam baixas Aleacutem disso eacute possiacutevel utilizar o metano produzido para aquecer o digestor que
trabalha geralmente a 35 ordmC (Wiszniowski et al 2006 Renou et al 2008) Podem ser
utilizados diferentes reatores tais como filtros anaeroacutebios reactores descontiacutenuos
sequenciais anaeroacutebios (SBRA) (Wiszniowski et al 2006)
As principais vantagens deste processo satildeo (Wiszniowski et al 2006)
a elevada eficiecircncia na remoccedilatildeo de substrato (gt 90 de BOD)
ser necessaacuterio um teor reduzido de foacutesforo como nutriente para o crescimento das
bacteacuterias anaeroacutebias
uma produccedilatildeo reduzida de lamas
um baixo consumo energeacutetico
a produccedilatildeo de biogaacutes que pode ser reaproveitada
As principais desvantagens residem (Wiszniowski et al 2006)
nos metais pesados podem dificultar a digestatildeo
na toxicidade do amoniacuteaco e na dificuldade em eliminaacute-lo
no facto de ser sensiacutevel a alteraccedilotildees de pH e de temperatura
243 Tratamentos Fiacutesico-Quiacutemicos
Coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
A coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo tem sido utilizada para remoccedilatildeo de CQO cor turbidez e SS (Bashir
et al 2009) Pode ser utilizada com sucesso no tratamento de lixiviados de aterros velhos Eacute
muito usada como um preacute-tratamento para a osmose inversa ou o tratamento bioloacutegico ou
como um passo de tratamento de polimento final a fim de remover mateacuteria orgacircnica natildeo
biodegradaacutevel O sulfato de alumiacutenio o sulfato ferroso e o sulfato-cloro feacuterrico tem sido os
coagulantes mais usados embora possam ser usados poliacutemeros sinteacuteticos e biofloculantes
Existem trabalhos publicados da accedilatildeo de biofloculantes em comparaccedilatildeo com os coagulantes
inorgacircnicos tradicionais para a diminuiccedilatildeo de aacutecidos huacutemicos (Renou et al 2008)
Vaacuterios estudos tecircm sido relatados na anaacutelise de coagulaccedilatildeo-floculaccedilatildeo para o tratamento de
lixiviados visando a otimizaccedilatildeo do processo ou seja a seleccedilatildeo do coagulante mais
apropriado a identificaccedilatildeo das melhores condiccedilotildees experimentais e a avaliaccedilatildeo do pH oacutetimo
Poreacutem este tratamento apresenta desvantagens como a produccedilatildeo de lamas consistentes e o
aumento da concentraccedilatildeo de alumiacutenio ou ferro na fase liacutequida (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
11
Precipitaccedilatildeo Quiacutemica
A precipitaccedilatildeo quiacutemica tem sido muito utilizada como preacute-tratamento com o objetivo de
remover o azoto amoniacal Alguns estudos confirmaram que o desempenho do processo de
lamas ativadas poderia ser significativamente afetado por uma elevada concentraccedilatildeo de
azoto amoniacal pois a remoccedilatildeo de CQO diminui de 95 para 79 quando a concentraccedilatildeo de
azoto amoniacal no efluente aumenta de 50 para 800 mg L-1 (Renou et al 2008) Nestes
casos a precipitaccedilatildeo quiacutemica pode ser usada para aumentar o rendimento dos processos
bioloacutegicos
Adsorccedilatildeo
A adsorccedilatildeo de poluentes em carbono ativado em colunas ou na forma de poacute proporciona
uma melhor reduccedilatildeo dos niacuteveis de CQO bastante melhor que a resultante do uso de meacutetodos
quiacutemicos qualquer que seja a concentraccedilatildeo da mateacuteria orgacircnica A principal desvantagem
deste meacutetodo eacute a necessidade de regeneraccedilatildeo frequente das colunas ou em alternativa um
consumo elevado de carvatildeo ativado em poacute
A adsorccedilatildeo por carvatildeo ativado tem sido utilizado juntamente como o tratamento bioloacutegico
para o tratamento eficaz de lixiviado de aterro Os compostos natildeo biodegradaacuteveis a CQO
inerte e a cor podem ser reduzidas por este processo a niacuteveis aceitaacuteveis para lixiviados
tratados biologicamente (Renou et al 2008)
Air stripping
O esgotamento de soluccedilotildees eacute o meacutetodo mais comum para eliminar elevadas concentraccedilotildees de
azoto amoniacal no tratamento de aacuteguas residuais Por norma encontram-se niacuteveis elevados
de azoto amoniacal nos lixiviados e este meacutetodo pode ser bem sucedido para a eliminaccedilatildeo
deste poluente Para que este meacutetodo seja eficiente eacute necessaacuterio usar valores de pH elevados
e tratar o gaacutes libertado com H2SO4 ou HCl No entanto este meacutetodo apresenta alguns
inconvenientes nomeadamente o NH3 que eacute libertado para a atmosfera podendo causar um
grave problema de poluiccedilatildeo se o amoniacuteaco natildeo for bem absorvido nas soluccedilotildees de H2SO4 ou
HCl Outros problemas na torre de extraccedilatildeo satildeo causados pelo carbonato de caacutelcio utilizado
no ajuste do pH e a formaccedilatildeo de espumas o que impotildee a utilizaccedilatildeo de torres de extraccedilatildeo
grande (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
12
Oxidaccedilatildeo Quiacutemica
A oxidaccedilatildeo quiacutemica eacute um meacutetodo que pode ser usado para o tratamento de efluentes
contendo compostos refrataacuterios como os lixiviados Recentemente tem-se verificado um
interesse crescente em processos apelidados de processos oxidativos avanccedilados (POA) (Renou
et al 2008) A maioria deles com excepccedilatildeo da ozonizaccedilatildeo simples que utiliza apenas O3 usa
uma combinaccedilatildeo de oxidantes fortes tais como O3 e H2O2 irradiaccedilatildeo ultravioleta ultrasons
ou feixe de eletrotildees e catalisadores (iotildees metaacutelicos de transiccedilatildeo ou fotocalisadores) tais
como iotildees de ferro (oxidaccedilatildeo de Fenton) e TiO2 (Renou et al 2008 Vilar et al 2011 Cortez
et al 2011) No entanto verificam-se alguns inconvenientes na aplicaccedilatildeo de POAs dos quais
se destacam os consumos elevados de energia eleacutetrica e a necessidade de doses elevadas de
oxidante para ocorrer a mineralizaccedilatildeo completa dos poluentes tornando os processos
economicamente caros (Renou et al 2008 Wiszniowski et al 2006)
244 Tratamento por Membranas
A microfiltraccedilatildeo a nanofiltraccedilatildeo a ultrafiltraccedilatildeo e a osmose inversa satildeo os principais
processos de membrana aplicados no tratamento de lixiviado de aterros sanitaacuterios (Renou et
al 2008)
Microfiltraccedilatildeo
A microfiltraccedilatildeo eacute eficaz na remoccedilatildeo de coloides e de material em suspensatildeo Poreacutem natildeo
pode ser utilizado sozinho sendo usado como um preacute-tratamento de outro processo de
membranas como ultrafiltraccedilatildeo nanofiltraccedilatildeo e osmose inversa (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
13
Nanofiltraccedilatildeo
A tecnologia de nanofiltraccedilatildeo tem uma abordagem versaacutetil para alcanccedilar vaacuterios objetivos da
qualidade da aacutegua tais como controle de contaminantes orgacircnicos inorgacircnicos e
microbianos As membranas de nanofiltraccedilatildeo estudadas normalmente satildeo feitas de filmes
polimeacutericos com um cut-off molecular entre 200 e 2000 Da A alta taxa de rejeiccedilatildeo de iotildees
sulfatos e de mateacuteria orgacircnica dissolvida juntamente com a baixa rejeiccedilatildeo de cloreto de
soacutedio reduz o volume do concentrado Poreacutem a aplicaccedilatildeo bem sucedida desta tecnologia
requer um controlo eficaz das incrustaccedilotildees da membrana Na realidade um grande gama de
constituintes podem contribuir para a formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees na membrana como
substacircncias orgacircnicas e inorgacircnicas dissolvidas partiacuteculas coloidais e suspensas (Renou et al
2008)
Ultrafiltraccedilatildeo
A ultrafiltraccedilatildeo (UF) eacute eficaz para eliminar macromoleacuteculas e pequenas partiacuteculas mas eacute
fortemente dependente do tipo de material que constitui a membrana A UF por ser utilizada
como ferramenta para fracionar mateacuteria orgacircnica e tambeacutem avaliar a massa molecular
predominante de poluentes orgacircnicos Por outro lado testes do permeado da membrana pode
fornecer informaccedilatildeo sobre a recalcitracircncia e a toxicidade das fraccedilotildees permeadas (Renou et
al 2008)
Osmose Inversa
A osmose inversa (OI) parece ser um dos meacutetodos mais promissores e eficiente entre os novos
processos de tratamento de lixiviados No passado vaacuterios estudos realizados tanto em
laboratoacuterio como agrave escala industrial demonstraram elevados desempenhos da OI na
separaccedilatildeo de poluentes de lixiviados No entanto dois problemas foram identificados como
grandes inconvenientes para aplicaccedilatildeo destes processos no tratamento de lixiviados que satildeo
a formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees na membrana (impondo a necessidade de um preacute-tratamento
extensivo ou a limpeza quiacutemica das membranas resultando numa vida curta das membranas e
diminuindo a produtividade do processo) e a geraccedilatildeo de grande volume de concentrado (que
tem de ser descarregado ou ainda tratado) (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
14
245 Tratamentos Eletroquiacutemicos
Nos uacuteltimos anos meacutetodos eletroquiacutemicos foram aplicados no tratamento de mateacuteria orgacircnica
com elevada toxicidade e baixa degrabilidade bioloacutegica Meacutetodos tais como eletrocoagulaccedilatildeo
(EC) oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica e eletro-foto-oxidaccedilatildeo foram frequentemente utilizados no
tratamento de aacuteguas residuais origem tecircxtil e da industria do azeite No tratamento de
lixiviado estes meacutetodos tambeacutem se tornaram importantes Na maioria dos estudos
especialmente o meacutetodo de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica foi estudado com o objetivo de aumentar
a eficiecircncia do meacutetodo testando vaacuterios paracircmetros nomeadamente materiais do acircnodo que
tenham elevada atividade eletrocataliacutetica e elevado potencial de produccedilatildeo de oxigeacutenio ativo
(Atmaca 2009)
ElectrocuagulaccedilatildeoFlotaccedilatildeo
A eletrocoagulaccedilatildeo (EC) eacute uma teacutecnica eletroquiacutemica considerada bastante simples que
requer equipamento baacutesico e que pode reduzir consideravelmente a carga orgacircnica (Ilhan et
al 2008) A EC envolve a produccedilatildeo de coagulantes in situ por aplicaccedilatildeo de uma diferenccedila de
potencial entre os eleacutetrodos atraveacutes de uma fonte de corrente externa levando agrave oxidaccedilatildeo do
acircnodo (Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009) A quantidade de metal dissolvido ou depositado
depende da quantidade de eletricidade que passa atraveacutes da soluccedilatildeo (Liu et al 2010) A
reaccedilatildeo que descreve a oxidaccedilatildeo do metal M de que eacute formado o acircnodo eacute a seguinte
No acircnodo
(1)
No caacutetodo em meio aacutecido pode dar-se a reaccedilatildeo de formaccedilatildeo do H2 por reduccedilatildeo dos prototildees
(reaccedilatildeo 2) ou em meio alcalino por reduccedilatildeo da H2O (reaccedilatildeo 3) Em ambos os casos o pH
aumenta durante a eletroacutelise e os iotildees Fe2+ reagem para formar hidroacutexidos metaacutelicos (reaccedilatildeo
4)
(2)
(3)
(4)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
15
O OH- produzido na reaccedilatildeo 4 causa um aumento do pH durante a eletroacutelise (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Os metais mais usados como acircnodos satildeo o Fe e o Al dando origem respectivamente aos iotildees
Fe2+ e Al3+ que se hidrolizam imediatamente a ferro polimeacuterico ou hidroacutexido de alumiacutenio na
presenccedila de O2 Estes hidroacutexidos polimeacutericos como Fe(H2O)63+ Fe(H2O)5(OH)2+
Fe(H2O)4(OH)2+ Fe2(H2O)8(OH)24+ e Fe2(H2O)6(OH)4
4+ ou Al(OH)2+ Al(OH)2+ Al2(OH)2
4+Al(OH)4minus
Al6(OH)153+ Al7(OH)17
4+ satildeo excelentes agentes coagulantes Os gases envolvidos no eleacutectrodo
podem colapsar e causar flotaccedilatildeo das partiacuteculas coaguladas (Mollah et al 2004 Liu et al
2010)
(5)
(6)
Quando se utilizam acircnodos de ferro Fe(OH)3 precipita a pH superior a 55 (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Os prototildees produzidos nas reaccedilotildees 5 e 6 podem ser diretamente reduzidos a H2 gasoso no
caacutetodo segundo a reaccedilatildeo 7 (Ilhan et al 2008 Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009)
(7)
Em meio aacutecido a pH inferior a 5 eacute dissolvida uma quantidade de acircnodo de ferro maior do
que a esperada pela lei de Faraday devido ao ataque quiacutemico de prototildees (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Principais fatores que influenciam a EC
Densidade de Corrente
A densidade de corrente aplicada eacute importante na EC uma vez que eacute o uacutenico paracircmetro
operacional que pode ser controlado diretamente Neste sistema a densidade de corrente
determina a quantidade de iotildees Al3+ ou Fe2+ que satildeo libertados dos respetivos eleacutetrodos (Chen
2004)
Temperatura
A temperatura tem influecircncia na EC Estudos efetuados sobre a oxidaccedilatildeodissoluccedilatildeo de
acircnodos de Al no intervalo de temperatura de 2 a 90 ordmC concluiacuteram que a eficiecircncia de
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
16
corrente relativa ao acircnodo de Al aumenta rapidamente quando a temperatura da mistura
reacional varia de 2 a 30 ordmC O aumento da temperatura vai acelerar a velocidade de
destruiccedilatildeo da membrana de oacutexido aumentando a eficiecircncia de corrente Poreacutem quando a
temperatura sobe acima de 60 ordmC a eficiecircncia de corrente comeccedila a baixar Neste caso o
volume do coloacuteide Al(OH)3 diminui e os poros formados no acircnodo de Al fecham- se Estes
fatores devem ser responsaacuteveis pela diminuiccedilatildeo da eficiecircncia de corrente (Liu et al 2010
Chen 2004)
pH
O pH da soluccedilatildeo tem um papel importante nos processos de EC (Liu et al 2010) Os efeitos do
pH de misturas reacionais ou de aacuteguas residuais na EC refletem-se na eficiecircncia de corrente e
na solubilidade dos hidroacutexidos de metal formados
Geralmente a eficiecircncia de corrente dos processos de EC com alumiacutenio eacute mais elevada em
condiccedilotildees aacutecidas ou alcalinas do que em condiccedilotildees neutras O desempenho do tratamento
depende da natureza dos poluentes sendo a melhor remoccedilatildeo de poluente obtida a pH
proacuteximo de 7 O consumo de energia eacute no entanto maior a pH neutro devido agrave variaccedilatildeo da
condutividade Para condutividades elevadas o efeito de pH natildeo eacute significativo (Chen 2004)
Na gama de pH 4 ndash 9 formam-se Al(OH)2+ Al(OH)2+ Al2(OH)2
4+ Al(OH)3 e Al13(OH)327+ A
superfiacutecie destes compostos eacute carregada positivamente o que pode levar agrave neutralizaccedilatildeo
eletroquiacutemica por adsorccedilatildeo
A pH gt 10 forma-se maioritariamente Al(OH)4- e o efeito de coagulaccedilatildeo baixa rapidamente A
pH baixo Al3+ eacute o iatildeo maioritaacuterio e natildeo tem efeito coagulante
A evoluccedilatildeo de H2 no caacutetodo iraacute aumentar a concentraccedilatildeo de OH- Assim o pH na soluccedilatildeo
aquosa aumenta quando o pH da aacutegua original estaacute no intervalo 4 ndash 9 No entanto quando o
pH da aacutegua original eacute maior do que 9 o pH da aacutegua tratada iraacute diminuir (Liu et al 2010)
Materiais dos Eleacutetrodo
A Coagulaccedilatildeo Quiacutemica (CQ) e a EC baseiam-se no mesmo fenoacutemeno no qual as partiacuteculas
carregadas em suspensatildeo coloidal satildeo neutralizadas por colisatildeo muacutetua com iotildees de hidroacutexidos
metaacutelicos e aglomerados seguido de sedimentaccedilatildeo e flutuaccedilatildeo A diferenccedila entre EC e CQ eacute
principalmente a forma como o ferro ou alumiacutenio satildeo facultados agrave soluccedilatildeo A EC eacute um
processo que consiste em criar flocos de hidroacutexido metaacutelico por eletrodissoluccedilatildeo de acircnodos
soluacuteveis (Fe ou Al) enquanto que a CQ consiste em hidrolisar sais metaacutelicos de ferro ou
alumiacutenio sendo os sulfatos e os cloretos feacuterricos e de alumiacutenio os mais usados como
coagulantes no tratamento de aacutegua Algumas vantagens da EC relativamente CQ satildeo (Liu et
al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
17
1 Na coagulaccedilatildeo quiacutemica a hidroacutelise de sais metaacutelicos conduz a uma diminuiccedilatildeo do pH
sendo sempre necessaacuterio corrigir o pH do efluente A coagulaccedilatildeo quiacutemica eacute altamente
sensiacutevel agraves variaccedilotildees do pH e uma coagulaccedilatildeo eficaz eacute obtida a pH 6-7 Na
eletrocoagulaccedilatildeo o efeito da neutralizaccedilatildeo torna-se efetivo numa gama ampla de pH
entre 4 e 9
2 Os flocos formados pela EC apesar de similares aos da CQ tendem a ser maiores
contendo menos ligaccedilotildees com a aacutegua sendo resistentes ao aacutecido e muito mais
estaacuteveis A CQ eacute sempre seguida de uma sedimentaccedilatildeo e uma filtraccedilatildeo enquanto que
o processo de EC pode ser seguido pela sedimentaccedilatildeo ou flutuaccedilatildeo naturais As bolhas
de gaacutes produzidas durante a eletroacutelise podem levar os poluentes para a superfiacutecie da
soluccedilatildeo onde podem ser mais facilmente concentrados e removidos
3 As lamas formadas pela EC satildeo facilmente fixaacuteveis e faacuteceis de separar da aacutegua porque
satildeo compostas maioritariamente de oacutexidoshidroacutexidos metaacutelicos Apesar disto esta eacute
uma teacutecnica de baixa produccedilatildeo de lamas
4 O uso de produtos quiacutemicos eacute evitado no processo de EC Assim natildeo eacute preciso
neutralizar o excesso de quiacutemicos e eacute evitada uma poluiccedilatildeo secundaacuteria causada por
substacircncias quiacutemicas que satildeo adicionadas pois na EC apenas se verifica a
solubilizaccedilatildeo dos acircnodos
5 O processo de EC tem a vantagem de tratar o efluente com temperaturas baixas e
baixa turvaccedilatildeo Nestas condiccedilotildees a CQ tem dificuldade em encontrar um resultado
satisfatoacuterio
6 A EC requer equipamento simples e eacute faacutecil de operar
As principais desvantagens da EC satildeo (Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009)
Passivaccedilatildeo do acircnodo pela deposiccedilatildeo de lamas nos eleacutectrodos que pode inibir o
processo eletroliacutetico no modo de operaccedilatildeo contiacutenuo
Altas concentraccedilotildees de iotildees ferro e alumiacutenio no efluente que tecircm que ser removidas
posteriormente
Na Figura 3 apresenta-se um esquema do mecanismo reacional de eletrocoagulaccedilatildeo
eletrofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 3 - Esquema do processo de eletrocoagulaccedilatildeo (adaptado de Mollah et al 2004)
A eletrocoagulaccedilatildeo eacute eficiente na remoccedilatildeo de soacutelidos suspensos bem como oacuteleos e gorduras
Provou-se ser eficaz no tratamento de aacutegua potaacutevel para operaccedilotildees marinhas e mesmo para o
abastecimento de aacutegua para processos industriais (Chen 2004)
Oxidaccedilatildeo Eletroquiacutemica
A oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica tem sido amplamente investigada como um meio eficaz de controlo
de poluiccedilatildeo da aacutegua e no tratamento de aacuteguas residuais Uma vantagem importante da
oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute oxidar poluentes orgacircnicos em CO2 e aacutegua a fim de evitar um
problema de mudanccedila de uma fase para outra dos contaminantes Tambeacutem a operaccedilatildeo a
temperatura ambiente e pressatildeo atmosfeacuterica impede volatilizaccedilatildeo e a descarga dos resiacuteduos
que natildeo satildeo tratados e a reaccedilatildeo pode ser simplesmente terminada (Deng and Englehardt
2007) O processo de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute particularmente interessante uma vez que os
eletrotildees fornecidos permitem uma versaacutetil eficiente facilmente automatizaacutevel e limpa
tecnologia (Panizza et al 2010)
Nos uacuteltimos anos os processos oxidativos avanccedilados (POA) tecircm sido propostos como uma
alternativa eficiente e emergente para o tratamento de efluentes que contecircm poluentes
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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toacutexicos ou refrataacuterios Muitos processos tais como oxidaccedilatildeo de Fenton ozonizaccedilatildeo oxidaccedilatildeo
eletroquiacutemica e os seus processos combinados foram investigados (Zhou et al 2011)
Durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica os poluentes podem ser oxidados quer diretamente como
indiretamente (Deng and Englehardt 2007 Primo et al 2009 Zhang et al 2011) isto eacute no
acircnodo alguns compostos podem ser diretamente oxidados Aleacutem disso reaccedilotildees de oxidaccedilatildeo
podem ocorrer no seio da soluccedilatildeo atraveacutes de espeacutecies oxidantes geradas electroliticamente
Propotildee-se que a degradaccedilatildeo de amoniacuteaco ocorre principalmente devido ao processo de
oxidaccedilatildeo indirecta na presenccedila de iotildees cloreto No entanto a oxidaccedilatildeo de amoniacuteaco pode
levar a formaccedilatildeo de iotildees nitrato (Primo et al 2009)
A Figura 4 ilustra os diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo (Anglaba et al 2009)
Figura 4 - Diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica (a) oxidaccedilatildeo directa e (b) oxidaccedilatildeo indirecta (adaptado de Anglada et al 2009)
Na oxidaccedilatildeo direta os poluentes satildeo destruiacutedos diretamente na superfiacutecie do acircnodo e pode
tomar duas vias diferentes
Conversatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo apenas parcialmente oxidados (reaccedilatildeo
8) podendo ser necessaacuterio um tratamento subsequente
(8)
Combustatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo transformados em aacutegua dioacutexido de
carbono inorgacircnicos e outros componentes (reaccedilatildeo 9)
(9)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
20
Na oxidaccedilatildeo indireta onde um mediador (HClO H2S2O8 HO e outros) eacute eletroquimicamente
gerado para efetuar a oxidaccedilatildeo (Deng and Englehardt 2007 Anglada et al 2009) As reaccedilotildees
responsaacuteveis pela oxidaccedilatildeo indireta durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica satildeo as seguintes (Deng
and Englehardt 2007)
Reaccedilotildees anoacutedicas
(10)
(11)
(12)
Reaccedilotildees no seio da soluccedilatildeo
(13)
(14)
Reaccedilotildees catoacutedicas
(15)
(16)
Eletro-Fenton
Existem sistemas hiacutebridos que consistem em processos de oxidaccedilatildeo diferentes tais como
oxidaccedilatildeo Fenton sendo um meacutetodo frequentemente usado com o objetivo de aumentara
eficiecircncia dos meacutetodos eletroquiacutemicos (Atmaca 2009)
O processo Fenton tem atraiacutedo grande interesse devido agrave sua capacidade de gerar radicais
hidroxilo (HO) atraveacutes da decomposiccedilatildeo de H2O2 por Fe2+ em condiccedilotildees aacutecidas Aleacutem disso
pode ser aplicada a uma vasta gama de poluentes orgacircnicos devido agrave sua simplicidade e
facilidade de aplicaccedilatildeo em condiccedilotildees suaves de temperatura e pressatildeo A eficiecircncia deste
processo pode ser consideravelmente melhorada pela aplicaccedilatildeo de eletricidade para gerar
radicais HO adicionais chamando assim processo eletro-Fenton O processo eletro-Fenton
inclui as vantagens combinadas de eletroquiacutemica e os meacutetodos de tratamento Fenton Este
processo permite a produccedilatildeo de mais radicais HO sendo reforccedilada a oxidaccedilatildeo dos compostos
orgacircnicos Em meio aacutecido o poder oxidante de H2O2 pode ser melhorado com o meacutetodo
eletro-Fenton onde uma pequena quantidade de Fe2+ eacute adicionada como catalisador na
soluccedilatildeo contaminada para gerar HO e Fe3+ das reaccedilotildees de Fenton (Mohajeri et al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 3 ndash Materiais e Meacutetodos
O efluente utilizado neste trabalho foi recolhido agrave entrada do tratamento bioloacutegico numa
ETRS A amostra recolhida foi caraterizada tendo em conta os seguintes paracircmetros CQO
COf soacutelidos totais (ST) soacutelidos suspensos (SS) soacutelidos dissolvidos (SD) azoto amoniacal (N-
NH3) e azoto de Kjeldhal (NTK) Todas as anaacutelises foram efetuadas de acordo com o Standard
Methods encontrando-se as teacutecnicas usadas respectivamente nos anexos 1 a 3 Durante os
ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo forma recolhidas amostras agraves quais foram efetuadas as seguintes
anaacutelises CQO Carbono Orgacircnico Filtrado (COf) Azoto Total (NT) pH e condutividade
Nos pontos seguintes descrevem-se os reagentes os meacutetodos e as teacutecnicas utilizadas ao longo
do trabalho
31 ndash Reagentes
Na Tabela 2 encontram-se listados os reagentes usados para as vaacuterias determinaccedilotildees
analiacuteticas bem como o seu grau de pureza e marca
Tabela 2 ndash Reagentes utilizados na eletrocoagulaccedilatildeo e nos meacutetodos de anaacutelise
Reagentes Grau de Pureza Marca
Ensaios de EC e
determinaccedilotildees COf H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
CQO
K2Cr2O7 99 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
Ag2SO4 985 Carlo Erba
HgSO4 99 Fluka
FeH20N2O14S2 995 Merck
N-NH3 e TKN
NaOH 98 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
H3BO3 998 Panreac
K2SO4 998 AnalaR NORMAPUR
CuSO4 99-1005 Merck
Na2S2O3 1004 AnalaR NORMAPUR
Na2B4O7middot10H2O 995-105 Scharlau
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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32 ndash Paracircmetros de Controlo
Todos os paracircmetros de controlo foram determinados de acordo os meacutetodos que se encontram
nos anexos 1 a 3
Carecircncia Quiacutemica de Oxigeacutenio
A CQO foi determinada em todas as amostras apoacutes o ensaio de EC A determinaccedilatildeo foi atraveacutes
do meacutetodo tritrimeacutetrico em refluxo fechado (anexo 1)
O digestor utilizado foi um Spectroquant TR 420 e o titulador automaacutetico foi da Metrohm 876
Dosimat plus
Carbono Orgacircnico filtrado e Azoto total
O COf e o azoto total foram determinados em todas as amostras apoacutes o tratamento de EC
utilizando o equipamento Total Organic Carbon Analyzer da Shimadzu TOC-V CSH O meacutetodo
usado para determinar este paracircmetro foi o meacutetodo da combustatildeo a alta temperatura Antes
de proceder agrave medida do COf no referido aparelho as amostras da EC foram filtradas com
filtros de 1 μm e acidificadas com H2SO4 de forma a atingir pH 3 ndash 4
pH
Mediu-se o pH das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC no equipamento pHmeter
HI 931400
Condutividade
As medidas de condutividade das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC foram
efetuadas com um condutiviacutemetro Mettler Toledo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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33 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Apoacutes a caraterizaccedilatildeo inicial das amostras realizaram-se os ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo com
o objetivo de precipitar a mateacuteria suspensa e dissolvida existente no lixiviado Numa
primeira fase de tratamento com EC foram feitos ensaios de otimizaccedilatildeo das condiccedilotildees a
aplicar tendo-se variado primeiro a diferenccedila de potencial aplicada (entre 6 e 12 V)
Verificou-se que natildeo havia uma boa reprodutibilidade das condiccedilotildees experimentais pelo que
se passou a aplicar uma intensidade de corrente constante 25 A apresentando-se nesta
dissertaccedilatildeo apenas estes uacuteltimos resultados Foram realizados ensaios de 3 horas a pH
natural pH 6 e a pH 4 com agitaccedilatildeo (100 rpm) e sem agitaccedilatildeo com diluiccedilatildeo (12) e sem
diluiccedilatildeo A Fabela 3 apresenta um resumo dos ensaios realizados Todos os ensaios foram
repetidos tendo sido efetuados dois a cinco ensaios para cada condiccedilatildeo experimental a
testar e as amostras recolhidas a intervalos de tempo diferentes para inferir da
reprodutibilidade dos resultados experimentais O tratamento foi realizado com acircnodos e
caacutetodos de ferro ambos com aacutereas de 40 cm2 A Figura 5 ilustra o esquema de montagem
experimental usada na EC
Figura 5 - Montagem experimental usada no tratamento de EC Legenda 1 ndash Fonte de alimentaccedilatildeo
2 ndash Eleacutetrodos de ferro 3 ndash Ceacutelula contendo o lixiviado 4 ndash Agitador magneacutetico 5 ndash Placa de agitaccedilatildeo
0000
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 3 ndash Resumo das vaacuterias condiccedilotildees aplicadas ao longo dos ensaios realizados com uma intensidade
de corrente aplicada de 25 A
Diluiccedilatildeo Agitaccedilatildeo pH inicial
11
sem 4
sem 6
sem natural (83)
Com (100 rpm) natural (8hellip)
12 sem natural (83)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 4 ndash Resultados e Discussatildeo
Este capiacutetulo encontra-se dividido em duas partes a primeira onde satildeo apresentados os
resultados obtidos nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo das amostras de lixiviado e a segunda
que conteacutem caacutelculos relacionados com remoccedilotildees especiacuteficas de carga orgacircnica por consumo
de ferro e de energia eleacutetrica
As amostras utilizadas neste estudo foram obtidas no aterro sanitaacuterio da Resistrela na
Capinha Concelho do Fundatildeo As amostras foram recolhidas no tanque de equalizaccedilatildeo agrave
entrada do tratamento bioloacutegico aiacute existente em Fevereiro de 2012 Nas Tabelas 4 e 5
apresentam-se os resultados obtidos na caracterizaccedilatildeo da amostra recolhida Para a
determinaccedilatildeo da CQO e do COf foram ensaiadas diferentes diluiccedilotildees tendo-se verificado que
as mais adequadas eram respetivamente 150 e 1200 Esta eacute uma amostra tiacutepica de um
lixiviado novo dada a sua CQO
Tabela 4 ndash Resultados de CQO e COf obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Diluiccedilatildeo CQO CQO mg O2L-1 Diluiccedilatildeo COf COf mgL-1
150 17622
1100 7196
125 17517
120 17515 1200 7310
110 10325
Tabela 5 ndash Resultados de condutividade pH ST SS SD azoto amoniacal e azoto total de Kjeldahl
obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Condutividade (15 ordmC) mscm-1 pH STgL-1 SSgL-1 SDgL-1 N-NH3
mgL-1
NTK
mgL-1
294 837 2370 115 2270 4485 5141
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
26
41 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Nesta secccedilatildeo encontram-se os resultados obtidos para as diferentes condiccedilotildees experimentais
ensaiadas tal como se encontra descrito na Tabela 3 Tal como jaacute foi referido anteriormente
todos os ensaios aqui apresentados foram realizados a uma intensidade de corrente aplicada
de 25 A
Cada uma das diferentes condiccedilotildees experimentais ensaiadas for repetida uma ou vaacuterias
vezes Para evitar grandes variaccedilotildees no volume dos ensaios e em simultacircneo haver
determinaccedilotildees da CQO a intervalos de tempos reduzidos as amostras em cada uma das
repeticcedilotildees foram recolhidas a tempos diferentes Deste modo por vezes para um
determinado tempo temos apenas um valor do paracircmetro em estudo ao qual continuamos a
chamar incorretamente ldquomeacutediardquo e para o qual consequentemente natildeo existe desvio
padratildeo A esses valores meacutedios da CQO foram ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau Na realidade
em alguns dos casos o ajuste de uma exponencial ou equaccedilatildeo do 2ordm grau podia ter sido
conseguido com resultados igualmente bons Contudo por razotildees de consistecircncia foram
sempre ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau
Para os outros paracircmetros de anaacutelise usados neste estudo COf NT pH e condutividade as
determinaccedilotildees natildeo foram tatildeo exaustivas apesar de terem sido calculadas sempre para mais
do que um ensaio Contudo seratildeo apresentados apenas os resultados para o ensaio em que
foram recolhidas mais amostras e que portanto apresenta um maior nuacutemero de resultados
411 ndash Amostras sem diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC agraves amostras de lixiviado sem diluiccedilatildeo a pH inicial natural com
e sem agitaccedilatildeo e a pH 6 e pH 4 sem agitaccedilatildeo Nas duas sub-secccedilotildees seguintes apresentam-
se respetivamente os resultados obtidos para a variaccedilatildeo ao longo do tempo da CQO e dos
restantes paracircmetros controlados COf NT condutividade e pH
4111 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo da CQO
Ensaios a pH natural sem agitaccedilatildeo
Realizaram-se 6 ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo de forma a determinar a evoluccedilatildeo
da CQO ao longo do tempo de ensaio Os resultados obtidos encontram-se na Tabela 6 e na
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
27
Figura 6 que tambeacutem contecircm informaccedilatildeo relativa agrave meacutedia e ao desvio padratildeo para os
resultados obtidos nos diferentes ensaios
Tabela 6 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo com a
respetiva meacutedia e desvio padratildeo
CQO g O2L
-1
t min A B C D E F Meacutedia DP
0 1851 1758 1866 1717 1775 1799 1794 057
10 1737
1683
1710 038
20 1701 1647
1674 038
30 1571
1522
1546 035
40 1593 1465 1499
1519 066
50 1411
1411
60 1350 1336
1328 1286 1331 1326 024
80 1278 1199 1300
1259 053
100 1244 1074
938
1085 153
120 1109 951 996
823 955 967 103
130
993
993
140
796 798
797 002
150
787 724
756 045
160
783 669
726 080
170
794 722
758 051
180
697 707 584 727 679 064
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
28
Figura 6 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo para as amostras recolhidas no ensaio de EC a pH natural
sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios A a F realizados
Consultando a Tabela 6 podemos concluir que em meacutedia para as 3 h de ensaio foram
removidos cerca de 11 g O2L-1 o que corresponde a uma remoccedilatildeo de CQO de 62
A anaacutelise da Figura 6 permite verificar que para o tempo de 180 minutos se comeccedila a verificar
a tendecircncia para a formaccedilatildeo de um patamar na curva ajustada aos dados experimentais o que
significa que se estaacute perto de se atingir o maacuteximo de remoccedilatildeo de CQO com uma eficiecircncia
energeacutetica aceitaacutevel
Ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo
Nos 4 ensaios de EC realizados a pH natural com agitaccedilatildeo (100 rpm) cujos resultados de CQO
se encontram na Tabela 7 e na Figura 7 verifica-se tal como no caso anterior uma boa
reprodutibilidade dos resultados A curva ajustada agrave meacutedia dos resultados apresenta uma
clara tendecircncia para formar um patamar a tempo inferior ao verificado no ensaio sem
agitaccedilatildeo Este facto traduz-se numa remoccedilatildeo de CQO menor que foi aqui de apenas 36 ao
fim de 3 h
Nestes ensaios pretendia-se minimizar problemas de passivaccedilatildeo do eleacutetrodo aumentando a
eficiecircncia EC Poreacutem a remoccedilatildeo da CQO foi menor provavelmente porque a agitaccedilatildeo
destruiacutea os flocos formados
y = 5E-07x3 - 4E-05x2 - 0071x + 17896 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
A
B
C
D
E
F
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 7 ndash Resultados da variaccedilatildeo da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC
realizados a pH natural com agitaccedilatildeo
CQO g O2L-1
t min G H I J Meacutedia DP
0 1736 1817 1845 1698 1774 069
10
1800
1592 1696 147
30
1645
1529 1587 082
40 1601
1429 1515 121
60
1523 1445
1484 055
80 1381
1262 1321 084
100
1341
1212 1276 091
120 1218
1229
1224
130 1213
1125 1169 062
140 1236 1270
1253
150 1094
1087 1090
160 1086 1150
1118
170 1138 1193
1166
180 1138 1264 1196 965 1141 128
Figura 7 ndash Valores da CQO das amostras recolhidas ao longo do tempo nos ensaios de EC realizados a pH
natural com agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
y = 3E-07x3 + 8E-05x2 - 00603x + 17635 Rsup2 = 097
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
G
H
I
J
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Ensaios a pH 6 sem agitaccedilatildeo
Para os 4 ensaios de EC realizadas a pH inicial 6 sem agitaccedilatildeo cujos resultados da CQO para
as amostras recolhidas se encontram na Tabela 8 e Figura 8 o pH da amostra foi ajustado
com H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC
Mais uma vez foi obtido o ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos resultados experimentais
com uma boa correlaccedilatildeo observando-se a formaccedilatildeo de um patamar para tempos superiores a
160 min A remoccedilatildeo total de CQO nas 3 h de ensaios foi de 64 ligeiramente superior ao
valor observando para o ensaio em que natildeo foi efetuada correccedilatildeo ao pH inicial da suspensatildeo
Tabela 8 ndash Resultados de CQO obtidos para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a pH 6
sem agitaccedilatildeo bem como a meacutedia e o desvio padratildeo para esses resultados
CQO g O2L
-1
t min K L M N Meacutedia DP
0 1758 1758 1848 1758 1780 045
10 1726
1758
1742 023
30
1544 1567 1555 016
40
1379
1379
60 1119
1206 1242 1189 063
80
986
1099 1043 081
100 810
904
857 066
120
831
826 828 003
130
721
721
140 647 683 733
687 043
150 624 691 719
678 049
160 628 591 731
650 073
170 630 595 707
644 057
180 635 598 689 607 632 041
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
31
Figura 8 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo par os diferentes ensaios de EC realizados a pH 6 sem
agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
Ensaios a pH 4 sem agitaccedilatildeo
Foram realizados 3 ensaios de EC a pH inicial 4 tendo-se efetuado a correccedilatildeo ao pH com
H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC Os resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO nos
diferentes ensaios encontram-se na Tabela 9 e na Figura 9 A meacutedia e o desvio padratildeo
apresentados na tabela foram calculados apenas com dois dos ensaios O e P uma vez que os
resultados obtidos no ensaio Q se afastam muito dos obtidos nos outros ensaios tal como se
pode verificar na Figura 9 Este resultado diferente ainda que com um andamento idecircntico
deve estar relacionado com algum erro experimental cometido
Uma equaccedilatildeo do 3ordm grau tambeacutem se ajusta com uma boa correlaccedilatildeo agrave meacutedia dos resultados
experimentais obtidos apresentando uma espeacutecie de patamar inicial para aleacutem do jaacute
habitual patamar final O andamento inicial da curva deve estar relacionado com a formaccedilatildeo
no iniacutecio do ensaio de partiacuteculas muito finas que vatildeo posteriormente dar origem aos
agregados que sedimentam Estas partiacuteculas finas levam mais tempo a sedimentar e
ldquocontaminamrdquo com mais facilidade as amostras recolhidas para a determinaccedilatildeo da CQO
dando origem a valores mais elevados
No cocircmputo geral a remoccedilatildeo da CQO foi inferior agrave dos outros ensaios realizados sem
agitaccedilatildeo tendo sido de 53
y = 1E-06x3 + 6E-05x2 - 01082x + 18182 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
K
L
M
N
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 9 ndash Resultados da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC realizados a pH 4
sem agitaccedilatildeo
CQO mg L-1
t min O P Q Meacutedia DP
0 1466 1342 1448 1404 067
10
1361 1491 1361 092
30
1363 1532 1363 120
40
1384
60
1074
1074
80 1071
1293 1071 157
100
813 1180 813 259
120 731
1062 731 234
130 679
679
140 721 635 1132 678 265
150 590 682
636 065
160 586 641 889 613 162
170 604 634
619 022
180 494 574 920 534 227
Figura 9 ndash Valores da CQO para as amostras recolhidas ao longo do tempo de EC para o ensaio realizado
a pH 4 sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia dos ensaios O e P
y = 2E-06x3 - 00006x2 - 00205x + 14095 Rsup2 = 098
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
O
P
Q
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
33
4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade
e pH
Na Tabela 10 e na Figura 10 encontram-se os resultados obtidos para as variaccedilotildees de COf e de
NT nos ensaios realizados a pH natural sem e com agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo As
remoccedilotildees globais de COf para as diferentes condiccedilotildees experimentais apresentam posiccedilotildees
relativas semelhantes agraves observadas para a CQO o que eacute explicado pelo facto da remoccedilatildeo da
carga orgacircnica nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo se dar essencialmente por
floculaccedilatildeocoagulaccedilatildeo com apenas uma reduzida remoccedilatildeo de carga orgacircnica por oxidaccedilatildeo
anoacutedica
Quanto agraves remoccedilotildees de azoto total satildeo bastante mais reduzidas e com um padratildeo idecircntico ao
observado pelo COf e pela CQO Esta menor remoccedilatildeo do NT pode estar relacionada com o
facto do azoto total englobar diferentes formas de azoto e o processo de EC poder ser mais
adequado para a remoccedilatildeo de algumas das formas
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH independentemente do seu valor inicial observa-se um aumento ao
longo dos ensaios sendo o valor final do pH das suspensotildees ao fim de 3 h de
aproximadamente 13 Esta subida do pH estaacute relacionada com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que
estatildeo na base da formaccedilatildeo de flocos e que iraacute levar agrave remoccedilatildeo da carga orgacircnica da
suspensatildeo
Em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo da condutividade ao longo dos ensaios observam-se que ao longo dos
ensaios realizados a diferentes condiccedilotildees experimentais sucessivos aumentos e reduccedilotildees
Estes periacuteodos devem estar relacionados respetivamente com fases de maior formaccedilatildeo de
hidroacutexidos com elevada condutividade com fases de formaccedilatildeo de flocos e consequente
precipitaccedilatildeo e reduccedilatildeo de condutividade
Tabela 10 - Remoccedilotildees de COf e de NT obtidas nos ensaios de EC a pH natural sem e com
agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo
Remoccedilatildeo COf NT
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 60 37
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo 100 rpm 50 28
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo 70 43
2611 - pH 4 - s agitaccedilatildeo 57 33
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
34
Figura 10 ndash Variaccedilatildeo da COf e NT relativos no tempo para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a)
pH natural sem agitaccedilatildeo b) pH 6 sem agitaccedilatildeo c) pH 4 sem agitaccedilatildeo d) pH natural com agitaccedilatildeo
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
Tempo minutos
pH natural com agitaccedilatildeo
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH natural
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempominutos
pH 6
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH 4
COf NT
a) b)
c) d)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
35
Figura 11 ndash Valores da condutividade e do pH para as amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC
realizados sem agitaccedilatildeo a) pH natural b) pH 6 e c) pH 4
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12 com o objetivo de estudar o
efeito da diluiccedilatildeo sobre a eficiecircncia do meacutetodo Na Tabela 11 e na Figura 12 encontram-se os
resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo de ensaio para os dois testes
realizados bem como a meacutedia e o desvio padratildeo dos dados recolhidos Observa-se uma
grande dispersatildeo de resultados na parte final do ensaio apoacutes 2 h que se traduz num
coeficiente de correlaccedilatildeo da equaccedilatildeo de 3ordf ordem ajustada aos dados experimentais pior
que os anteriores Para este resultado tambeacutem teraacute contribuiacutedo o facto de apenas se terem
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 6
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 4
Cond
pH
pH
a) b)
c)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
36
realizado 2 ensaios Tal como nos casos anteriores observou-se a tendecircncia para a formaccedilatildeo
de um patamar na curva ajustada para tempos superiores a 2 h
Apesar da remoccedilatildeo da CQO ter sido de cerca de 72 valor mais elevado do que nos ensaios
sem diluiccedilatildeo note-se que a remoccedilatildeo absoluta de CQO for muito inferior tendo sido cerca de
6 g Lmdash1 quando nos casos anteriores se tinham observado valores superiores a 11 g Lmdash1
Tabela 11 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
CQO g O2L
-1
t min R S Meacutedia DP
0 785 900 843 081
10
866 866
30 601 669 635 049
60
538 538
100 379 449 414 050
120 293
293
130 270
270
140 281 350 315 049
150 201 346 273 102
160 200 360 280 114
170 197 382 290 131
180 162 314 238 108
Figura 12 ndash Variaccedilatildeo da CQO das amostras recolhidas ao longo da EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
y = -8E-08x3 + 00002x2 - 00704x + 8727 Rsup2 = 098
00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
R
S
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
37
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH ao longo dos ensaios (Figura 13) foi idecircntica agrave dos ensaios sem
diluiccedilatildeo ie aumentou durante o ensaio ateacute atingir o valor de aproximadamente 13 e
mantendo-se nesse valor ateacute ao fim do ensaio A variaccedilatildeo da condutividade (Figura 13)
apresentou tambeacutem um comportamento semelhante ao dos ensaios sem diluiccedilatildeo embora com
variaccedilotildees menos bruscas o que eacute normal pois a concentraccedilatildeo de poluentes existentes e
hidroacutexidos formados estaacute reduzida a metade
Figura 13 ndash Variaccedilatildeo da condutividade e do pH ao longo EC realizado a pH natural com diluiccedilatildeo de 12
sem agitaccedilatildeo
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados
Na Figura 14 comparam-se as remoccedilotildees relativas de CQO de COf e de NT para os ensaios
realizados a diferentes valores de pH inicial sem agitaccedilatildeo Verifica-se que as maiores
remoccedilotildees de CQO foram obtidas para pH inicial natural e 6 A este uacuteltimo pH tambeacutem se
observaram as maiores remoccedilotildees absolutas de COf e de TN
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural com diluiccedilatildeo
Cond pH
pH
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
38
Figura 14 - Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e NT obtidas apoacutes 3h de tratamento de EC a pH
inicial natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo
Quando se comparam os ensaios realizados a pH natural com e sem agitaccedilatildeo (Figura 15)
observam-se remoccedilotildees absolutas de CQO de COf e de NT superiores para o ensaio realizado
sem agitaccedilatildeo Efetivamente a agitaccedilatildeo parece natildeo favorecer a formaccedilatildeo dos flocos ou
mesmo provocar a sua desagregaccedilatildeo
Aparentemente o facto de diluir o lixiviado original antes de efetuar o ensaio de
eletrocoagulaccedilatildeo tambeacutem natildeo introduz alteraccedilotildees positivas nos resultados pois a diluiccedilatildeo
leva a que as remoccedilotildees absolutas dos paracircmetros em anaacutelise decresccedilam significativamente
(Figura 16) O efeito da concentraccedilatildeo parece ser de extrema importacircncia sendo que quando
a concentraccedilatildeo eacute superior se devem formar flocos com massa criacutetica para sedimentarem com
maior facilidade
Na Figura 17 faz-se uma anaacutelise da remoccedilatildeo absoluta da CQO nas diferentes horas de ensaio
para os testes realizados a diferentes valores de pH inicial com e sem agitaccedilatildeo Verifica-se
que
A pH natural sem agitaccedilatildeo a remoccedilatildeo da CQO eacute a mais regular ao longo do tempo
Para os ensaios realizados a pH inicial 4 e 6 a remoccedilatildeo para a 3ordf hora eacute bastante
inferior agraves remoccedilotildees obtidas para as duas primeiras horas
Nos ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo a remoccedilatildeo durante a 3ordf hora eacute
miacutenima natildeo se justificando o prolongamento do ensaio para aleacutem de 2 h
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
39
verificamos uma remoccedilatildeo mais elevada da CQO na primeira hora de ensaio a pH 6 sem
agitaccedilatildeo Relativamente agrave segunda hora natildeo se verifica diferenccedilas significativas No entanto
na 3ordf hora verifica-se uma maior remoccedilatildeo no ensaio a pH natural sem agitaccedilatildeo
Figura 15 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC a pH inicial
natural com e sem agitaccedilatildeo
Figura 16 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC realizada a pH
inicial natural com e sem diluiccedilatildeo da amostra inicial
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 11 - pH natural - c agitaccedilatildeo 100 rpm
X0-X
CQO
COf
NT
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 12 - pH natural - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
40
Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
41
Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
7
Tabela 1 ndash Caracteriacutesticas tiacutepicas de lixiviado (Deng and Englehardt 2007)
Lixiviado
Jovem (lt 1-2 anos) Velho (gt 5-10 anos)
pH 6 66 ndash 75
CQO (mgL) 3000 - 60000 100 ndash 500
CBO5CQO 06 ndash 10 0 ndash 03
COT (mgL) 1500 - 20000 80 ndash 160
TSS (mgL) 200 ndash 2000 100 - 400
N-NH3 (mgL) 10 - 800 20 ndash 40
N-Orgacircnico (mgL) 10 ndash 800 80 - 120
Ca2+ (mgL) 200 - 3000 100 ndash 400
Mg2+ (mgL) 50 ndash 15000 50 - 200
SO42- (mgL) 50 - 1000 20 ndash 50
Cl- (mgL) 200 - 3000 100 - 400
24 Tratamento de Lixiviados
Os meacutetodos existentes para o tratamento de lixiviados de aterros sanitaacuterios podem ser
classificados como quiacutemicos fiacutesicos ou bioloacutegicos Os meacutetodos fiacutesicos mais utilizados satildeo o
arejamente e a filtraccedilatildeo por membranas A coagulaccedilatildeo-floculaccedilatildeo a precipitaccedilatildeo quiacutemica e
os meacutetodos de oxidaccedilatildeo quiacutemica ou eletroquiacutemica encontram-se entre os meacutetodos quiacutemicos
mais usados (Guo et al 2010) Descrevem-se em seguida alguns dos meacutetodos disponiacuteveis
para o tratamento deste tipo de lixiviados
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
8
241 Transferecircncia de Lixiviados
A transferecircncia de lixiviados para sistemas de tratamento de esgoto domeacutestico e a reciclagem
do lixiviado ao aterro satildeo dois sistemas usados para a resoluccedilatildeo do problema colocado pela
existecircncia das aacuteguas lixiviantes
Tratamento combinado com esgoto domeacutestico
Haacute alguns anos este tratamento era comum no tratamento de lixiviado devido agrave sua
manutenccedilatildeo faacutecil e ao reduzido custo de operaccedilatildeo Poreacutem esta opccedilatildeo tem sido posta em
causa devido agrave presenccedila de compostos orgacircnicos inibitoacuterios com baixa biodegrabilidade e agrave
presenccedila de metais pesados no lixiviado o que reduz a eficiecircncia do tratamento e conduz a
um aumento da concentraccedilatildeo destes constituintes no efluente Um argumento a favor deste
tratamento alternativo eacute o facto de natildeo ser necessaacuterio adicionar foacutesforo e azoto uma vez
que o primeiro se encontra no esgoto domeacutestico e o segundo no lixiviado (Renou et al 2008)
Reciclagem
A reciclagem do lixiviado tem sido utilizada nos uacuteltimos dez anos visto ser uma das opccedilotildees
disponiacuteveis menos cara Um dos benefiacutecios desta teacutecnica eacute o facto do aumento de
recirculaccedilatildeo de lixiviado aumentar o teor de humidade num sistema de reator controlado e
promover a distribuiccedilatildeo de nutrientes e enzimas Desta forma natildeo soacute aumenta a qualidade do
lixiviado como tambeacutem diminui o tempo necessaacuterio agrave estabilizaccedilatildeo de vaacuterias deacutecadas para 2 a
3 anos (Renou et al 2008)
242 Tratamento Bioloacutegico
Devido agrave sua fiabilidade simplicidade e razatildeo custo-eficiecircncia elevada o tratamento
bioloacutegico eacute o mais comum no tratamento da maior parte dos lixiviados contendo altas
concentraccedilotildees de BOD A biodegradaccedilatildeo eacute realizada por microrganismos que podem degradar
os compostos orgacircnicos obtendo-se dioacutexido de carbono em condiccedilotildees aeroacutebias e biogaacutes (uma
mistura que conteacutem essencialmente CO2 e CH4) em condiccedilotildees anaeroacutebias (Renou et al
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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2008) No entanto este meacutetodo pode ser aplicado apenas no tratamento de lixiviados jovens
uma vez que aiacute a concentraccedilatildeo de metais pesados eacute baixa a reduzida biodegrabilidade dos
outros tipos de lixiviados impede que este processo seja efetivo (Zhao et al 2010a)
Tratamento Aeroacutebio
O tratamento aeroacutebio deve permitir uma reduccedilatildeo parcial de poluentes orgacircnicos
biodegradaacuteveis e tambeacutem deve conduzir agrave nitrificaccedilatildeo do azoto amoniacal Os processos
bioloacutegicos aeroacutebios baseados no crescimento de biomassa suspensa tais como lagoas
arejadas lamas ativadas e reatores descontiacutenuos sequenciais (SBR) tecircm sido amplamente
estudados e aplicados (Renou et al 2008)
As lagoas arejadas satildeo geralmente vistas como um meacutetodo eficaz para a remoccedilatildeo de agentes
patogeacutenicos compostos orgacircnicos e inorgacircnicos e de custos de operaccedilatildeo e manutenccedilatildeo
reduzidos Estes atributos fazem delas escolhas populares para o tratamento de aacuteguas
residuais (Renou et al 2008)
O processo de lamas ativadas eacute muito aplicado como tratamento de aacuteguas residuais e como
co-tratamento de lixiviados e esgoto No entanto nas ultimas deacutecadas este meacutetodo mostrou
ser insuficiente para lidar com lixiviados de aterros sanitaacuterios apesar de poder ser eficiente
na remoccedilatildeo de carbono orgacircnico nutrientes e teor de azoto apresenta demasiadas
desvantagens tais como (Renou et al 2008)
sedimentaccedilatildeo inadequada e necessidade de mais arejamento
alto custo energeacutetico e produccedilatildeo de lamas
inibiccedilatildeo microbiana devido agrave elevada concentraccedilatildeo de azoto amoniacal
O sistema SBR eacute adequado para os processos nitrificaccedilatildeo e desnitrificaccedilatildeo uma vez que
fornece um regime de exploraccedilatildeo compatiacutevel com a oxidaccedilatildeo do carbono orgacircnico e a
nitrificaccedilatildeo A grande flexibilidade deste processo eacute particularmente importante quando se
considera o tratamento de lixiviados com um elevado grau de variabilidade em termos de
qualidade e quantidade (Renou et al 2008)
Tratametno Anaeroacutebio
O tratamento anaeroacutebio eacute adequado para tratar efluentes de elevada carga orgacircnica tais
como lixiviados de aterros jovens Contrariamente aos processos aeroacutebios a digestatildeo
anaeroacutebia conserva energia e produz muito poucos soacutelidos embora as velocidades de reaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
10
sejam baixas Aleacutem disso eacute possiacutevel utilizar o metano produzido para aquecer o digestor que
trabalha geralmente a 35 ordmC (Wiszniowski et al 2006 Renou et al 2008) Podem ser
utilizados diferentes reatores tais como filtros anaeroacutebios reactores descontiacutenuos
sequenciais anaeroacutebios (SBRA) (Wiszniowski et al 2006)
As principais vantagens deste processo satildeo (Wiszniowski et al 2006)
a elevada eficiecircncia na remoccedilatildeo de substrato (gt 90 de BOD)
ser necessaacuterio um teor reduzido de foacutesforo como nutriente para o crescimento das
bacteacuterias anaeroacutebias
uma produccedilatildeo reduzida de lamas
um baixo consumo energeacutetico
a produccedilatildeo de biogaacutes que pode ser reaproveitada
As principais desvantagens residem (Wiszniowski et al 2006)
nos metais pesados podem dificultar a digestatildeo
na toxicidade do amoniacuteaco e na dificuldade em eliminaacute-lo
no facto de ser sensiacutevel a alteraccedilotildees de pH e de temperatura
243 Tratamentos Fiacutesico-Quiacutemicos
Coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
A coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo tem sido utilizada para remoccedilatildeo de CQO cor turbidez e SS (Bashir
et al 2009) Pode ser utilizada com sucesso no tratamento de lixiviados de aterros velhos Eacute
muito usada como um preacute-tratamento para a osmose inversa ou o tratamento bioloacutegico ou
como um passo de tratamento de polimento final a fim de remover mateacuteria orgacircnica natildeo
biodegradaacutevel O sulfato de alumiacutenio o sulfato ferroso e o sulfato-cloro feacuterrico tem sido os
coagulantes mais usados embora possam ser usados poliacutemeros sinteacuteticos e biofloculantes
Existem trabalhos publicados da accedilatildeo de biofloculantes em comparaccedilatildeo com os coagulantes
inorgacircnicos tradicionais para a diminuiccedilatildeo de aacutecidos huacutemicos (Renou et al 2008)
Vaacuterios estudos tecircm sido relatados na anaacutelise de coagulaccedilatildeo-floculaccedilatildeo para o tratamento de
lixiviados visando a otimizaccedilatildeo do processo ou seja a seleccedilatildeo do coagulante mais
apropriado a identificaccedilatildeo das melhores condiccedilotildees experimentais e a avaliaccedilatildeo do pH oacutetimo
Poreacutem este tratamento apresenta desvantagens como a produccedilatildeo de lamas consistentes e o
aumento da concentraccedilatildeo de alumiacutenio ou ferro na fase liacutequida (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Precipitaccedilatildeo Quiacutemica
A precipitaccedilatildeo quiacutemica tem sido muito utilizada como preacute-tratamento com o objetivo de
remover o azoto amoniacal Alguns estudos confirmaram que o desempenho do processo de
lamas ativadas poderia ser significativamente afetado por uma elevada concentraccedilatildeo de
azoto amoniacal pois a remoccedilatildeo de CQO diminui de 95 para 79 quando a concentraccedilatildeo de
azoto amoniacal no efluente aumenta de 50 para 800 mg L-1 (Renou et al 2008) Nestes
casos a precipitaccedilatildeo quiacutemica pode ser usada para aumentar o rendimento dos processos
bioloacutegicos
Adsorccedilatildeo
A adsorccedilatildeo de poluentes em carbono ativado em colunas ou na forma de poacute proporciona
uma melhor reduccedilatildeo dos niacuteveis de CQO bastante melhor que a resultante do uso de meacutetodos
quiacutemicos qualquer que seja a concentraccedilatildeo da mateacuteria orgacircnica A principal desvantagem
deste meacutetodo eacute a necessidade de regeneraccedilatildeo frequente das colunas ou em alternativa um
consumo elevado de carvatildeo ativado em poacute
A adsorccedilatildeo por carvatildeo ativado tem sido utilizado juntamente como o tratamento bioloacutegico
para o tratamento eficaz de lixiviado de aterro Os compostos natildeo biodegradaacuteveis a CQO
inerte e a cor podem ser reduzidas por este processo a niacuteveis aceitaacuteveis para lixiviados
tratados biologicamente (Renou et al 2008)
Air stripping
O esgotamento de soluccedilotildees eacute o meacutetodo mais comum para eliminar elevadas concentraccedilotildees de
azoto amoniacal no tratamento de aacuteguas residuais Por norma encontram-se niacuteveis elevados
de azoto amoniacal nos lixiviados e este meacutetodo pode ser bem sucedido para a eliminaccedilatildeo
deste poluente Para que este meacutetodo seja eficiente eacute necessaacuterio usar valores de pH elevados
e tratar o gaacutes libertado com H2SO4 ou HCl No entanto este meacutetodo apresenta alguns
inconvenientes nomeadamente o NH3 que eacute libertado para a atmosfera podendo causar um
grave problema de poluiccedilatildeo se o amoniacuteaco natildeo for bem absorvido nas soluccedilotildees de H2SO4 ou
HCl Outros problemas na torre de extraccedilatildeo satildeo causados pelo carbonato de caacutelcio utilizado
no ajuste do pH e a formaccedilatildeo de espumas o que impotildee a utilizaccedilatildeo de torres de extraccedilatildeo
grande (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Oxidaccedilatildeo Quiacutemica
A oxidaccedilatildeo quiacutemica eacute um meacutetodo que pode ser usado para o tratamento de efluentes
contendo compostos refrataacuterios como os lixiviados Recentemente tem-se verificado um
interesse crescente em processos apelidados de processos oxidativos avanccedilados (POA) (Renou
et al 2008) A maioria deles com excepccedilatildeo da ozonizaccedilatildeo simples que utiliza apenas O3 usa
uma combinaccedilatildeo de oxidantes fortes tais como O3 e H2O2 irradiaccedilatildeo ultravioleta ultrasons
ou feixe de eletrotildees e catalisadores (iotildees metaacutelicos de transiccedilatildeo ou fotocalisadores) tais
como iotildees de ferro (oxidaccedilatildeo de Fenton) e TiO2 (Renou et al 2008 Vilar et al 2011 Cortez
et al 2011) No entanto verificam-se alguns inconvenientes na aplicaccedilatildeo de POAs dos quais
se destacam os consumos elevados de energia eleacutetrica e a necessidade de doses elevadas de
oxidante para ocorrer a mineralizaccedilatildeo completa dos poluentes tornando os processos
economicamente caros (Renou et al 2008 Wiszniowski et al 2006)
244 Tratamento por Membranas
A microfiltraccedilatildeo a nanofiltraccedilatildeo a ultrafiltraccedilatildeo e a osmose inversa satildeo os principais
processos de membrana aplicados no tratamento de lixiviado de aterros sanitaacuterios (Renou et
al 2008)
Microfiltraccedilatildeo
A microfiltraccedilatildeo eacute eficaz na remoccedilatildeo de coloides e de material em suspensatildeo Poreacutem natildeo
pode ser utilizado sozinho sendo usado como um preacute-tratamento de outro processo de
membranas como ultrafiltraccedilatildeo nanofiltraccedilatildeo e osmose inversa (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Nanofiltraccedilatildeo
A tecnologia de nanofiltraccedilatildeo tem uma abordagem versaacutetil para alcanccedilar vaacuterios objetivos da
qualidade da aacutegua tais como controle de contaminantes orgacircnicos inorgacircnicos e
microbianos As membranas de nanofiltraccedilatildeo estudadas normalmente satildeo feitas de filmes
polimeacutericos com um cut-off molecular entre 200 e 2000 Da A alta taxa de rejeiccedilatildeo de iotildees
sulfatos e de mateacuteria orgacircnica dissolvida juntamente com a baixa rejeiccedilatildeo de cloreto de
soacutedio reduz o volume do concentrado Poreacutem a aplicaccedilatildeo bem sucedida desta tecnologia
requer um controlo eficaz das incrustaccedilotildees da membrana Na realidade um grande gama de
constituintes podem contribuir para a formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees na membrana como
substacircncias orgacircnicas e inorgacircnicas dissolvidas partiacuteculas coloidais e suspensas (Renou et al
2008)
Ultrafiltraccedilatildeo
A ultrafiltraccedilatildeo (UF) eacute eficaz para eliminar macromoleacuteculas e pequenas partiacuteculas mas eacute
fortemente dependente do tipo de material que constitui a membrana A UF por ser utilizada
como ferramenta para fracionar mateacuteria orgacircnica e tambeacutem avaliar a massa molecular
predominante de poluentes orgacircnicos Por outro lado testes do permeado da membrana pode
fornecer informaccedilatildeo sobre a recalcitracircncia e a toxicidade das fraccedilotildees permeadas (Renou et
al 2008)
Osmose Inversa
A osmose inversa (OI) parece ser um dos meacutetodos mais promissores e eficiente entre os novos
processos de tratamento de lixiviados No passado vaacuterios estudos realizados tanto em
laboratoacuterio como agrave escala industrial demonstraram elevados desempenhos da OI na
separaccedilatildeo de poluentes de lixiviados No entanto dois problemas foram identificados como
grandes inconvenientes para aplicaccedilatildeo destes processos no tratamento de lixiviados que satildeo
a formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees na membrana (impondo a necessidade de um preacute-tratamento
extensivo ou a limpeza quiacutemica das membranas resultando numa vida curta das membranas e
diminuindo a produtividade do processo) e a geraccedilatildeo de grande volume de concentrado (que
tem de ser descarregado ou ainda tratado) (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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245 Tratamentos Eletroquiacutemicos
Nos uacuteltimos anos meacutetodos eletroquiacutemicos foram aplicados no tratamento de mateacuteria orgacircnica
com elevada toxicidade e baixa degrabilidade bioloacutegica Meacutetodos tais como eletrocoagulaccedilatildeo
(EC) oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica e eletro-foto-oxidaccedilatildeo foram frequentemente utilizados no
tratamento de aacuteguas residuais origem tecircxtil e da industria do azeite No tratamento de
lixiviado estes meacutetodos tambeacutem se tornaram importantes Na maioria dos estudos
especialmente o meacutetodo de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica foi estudado com o objetivo de aumentar
a eficiecircncia do meacutetodo testando vaacuterios paracircmetros nomeadamente materiais do acircnodo que
tenham elevada atividade eletrocataliacutetica e elevado potencial de produccedilatildeo de oxigeacutenio ativo
(Atmaca 2009)
ElectrocuagulaccedilatildeoFlotaccedilatildeo
A eletrocoagulaccedilatildeo (EC) eacute uma teacutecnica eletroquiacutemica considerada bastante simples que
requer equipamento baacutesico e que pode reduzir consideravelmente a carga orgacircnica (Ilhan et
al 2008) A EC envolve a produccedilatildeo de coagulantes in situ por aplicaccedilatildeo de uma diferenccedila de
potencial entre os eleacutetrodos atraveacutes de uma fonte de corrente externa levando agrave oxidaccedilatildeo do
acircnodo (Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009) A quantidade de metal dissolvido ou depositado
depende da quantidade de eletricidade que passa atraveacutes da soluccedilatildeo (Liu et al 2010) A
reaccedilatildeo que descreve a oxidaccedilatildeo do metal M de que eacute formado o acircnodo eacute a seguinte
No acircnodo
(1)
No caacutetodo em meio aacutecido pode dar-se a reaccedilatildeo de formaccedilatildeo do H2 por reduccedilatildeo dos prototildees
(reaccedilatildeo 2) ou em meio alcalino por reduccedilatildeo da H2O (reaccedilatildeo 3) Em ambos os casos o pH
aumenta durante a eletroacutelise e os iotildees Fe2+ reagem para formar hidroacutexidos metaacutelicos (reaccedilatildeo
4)
(2)
(3)
(4)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
15
O OH- produzido na reaccedilatildeo 4 causa um aumento do pH durante a eletroacutelise (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Os metais mais usados como acircnodos satildeo o Fe e o Al dando origem respectivamente aos iotildees
Fe2+ e Al3+ que se hidrolizam imediatamente a ferro polimeacuterico ou hidroacutexido de alumiacutenio na
presenccedila de O2 Estes hidroacutexidos polimeacutericos como Fe(H2O)63+ Fe(H2O)5(OH)2+
Fe(H2O)4(OH)2+ Fe2(H2O)8(OH)24+ e Fe2(H2O)6(OH)4
4+ ou Al(OH)2+ Al(OH)2+ Al2(OH)2
4+Al(OH)4minus
Al6(OH)153+ Al7(OH)17
4+ satildeo excelentes agentes coagulantes Os gases envolvidos no eleacutectrodo
podem colapsar e causar flotaccedilatildeo das partiacuteculas coaguladas (Mollah et al 2004 Liu et al
2010)
(5)
(6)
Quando se utilizam acircnodos de ferro Fe(OH)3 precipita a pH superior a 55 (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Os prototildees produzidos nas reaccedilotildees 5 e 6 podem ser diretamente reduzidos a H2 gasoso no
caacutetodo segundo a reaccedilatildeo 7 (Ilhan et al 2008 Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009)
(7)
Em meio aacutecido a pH inferior a 5 eacute dissolvida uma quantidade de acircnodo de ferro maior do
que a esperada pela lei de Faraday devido ao ataque quiacutemico de prototildees (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Principais fatores que influenciam a EC
Densidade de Corrente
A densidade de corrente aplicada eacute importante na EC uma vez que eacute o uacutenico paracircmetro
operacional que pode ser controlado diretamente Neste sistema a densidade de corrente
determina a quantidade de iotildees Al3+ ou Fe2+ que satildeo libertados dos respetivos eleacutetrodos (Chen
2004)
Temperatura
A temperatura tem influecircncia na EC Estudos efetuados sobre a oxidaccedilatildeodissoluccedilatildeo de
acircnodos de Al no intervalo de temperatura de 2 a 90 ordmC concluiacuteram que a eficiecircncia de
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
16
corrente relativa ao acircnodo de Al aumenta rapidamente quando a temperatura da mistura
reacional varia de 2 a 30 ordmC O aumento da temperatura vai acelerar a velocidade de
destruiccedilatildeo da membrana de oacutexido aumentando a eficiecircncia de corrente Poreacutem quando a
temperatura sobe acima de 60 ordmC a eficiecircncia de corrente comeccedila a baixar Neste caso o
volume do coloacuteide Al(OH)3 diminui e os poros formados no acircnodo de Al fecham- se Estes
fatores devem ser responsaacuteveis pela diminuiccedilatildeo da eficiecircncia de corrente (Liu et al 2010
Chen 2004)
pH
O pH da soluccedilatildeo tem um papel importante nos processos de EC (Liu et al 2010) Os efeitos do
pH de misturas reacionais ou de aacuteguas residuais na EC refletem-se na eficiecircncia de corrente e
na solubilidade dos hidroacutexidos de metal formados
Geralmente a eficiecircncia de corrente dos processos de EC com alumiacutenio eacute mais elevada em
condiccedilotildees aacutecidas ou alcalinas do que em condiccedilotildees neutras O desempenho do tratamento
depende da natureza dos poluentes sendo a melhor remoccedilatildeo de poluente obtida a pH
proacuteximo de 7 O consumo de energia eacute no entanto maior a pH neutro devido agrave variaccedilatildeo da
condutividade Para condutividades elevadas o efeito de pH natildeo eacute significativo (Chen 2004)
Na gama de pH 4 ndash 9 formam-se Al(OH)2+ Al(OH)2+ Al2(OH)2
4+ Al(OH)3 e Al13(OH)327+ A
superfiacutecie destes compostos eacute carregada positivamente o que pode levar agrave neutralizaccedilatildeo
eletroquiacutemica por adsorccedilatildeo
A pH gt 10 forma-se maioritariamente Al(OH)4- e o efeito de coagulaccedilatildeo baixa rapidamente A
pH baixo Al3+ eacute o iatildeo maioritaacuterio e natildeo tem efeito coagulante
A evoluccedilatildeo de H2 no caacutetodo iraacute aumentar a concentraccedilatildeo de OH- Assim o pH na soluccedilatildeo
aquosa aumenta quando o pH da aacutegua original estaacute no intervalo 4 ndash 9 No entanto quando o
pH da aacutegua original eacute maior do que 9 o pH da aacutegua tratada iraacute diminuir (Liu et al 2010)
Materiais dos Eleacutetrodo
A Coagulaccedilatildeo Quiacutemica (CQ) e a EC baseiam-se no mesmo fenoacutemeno no qual as partiacuteculas
carregadas em suspensatildeo coloidal satildeo neutralizadas por colisatildeo muacutetua com iotildees de hidroacutexidos
metaacutelicos e aglomerados seguido de sedimentaccedilatildeo e flutuaccedilatildeo A diferenccedila entre EC e CQ eacute
principalmente a forma como o ferro ou alumiacutenio satildeo facultados agrave soluccedilatildeo A EC eacute um
processo que consiste em criar flocos de hidroacutexido metaacutelico por eletrodissoluccedilatildeo de acircnodos
soluacuteveis (Fe ou Al) enquanto que a CQ consiste em hidrolisar sais metaacutelicos de ferro ou
alumiacutenio sendo os sulfatos e os cloretos feacuterricos e de alumiacutenio os mais usados como
coagulantes no tratamento de aacutegua Algumas vantagens da EC relativamente CQ satildeo (Liu et
al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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1 Na coagulaccedilatildeo quiacutemica a hidroacutelise de sais metaacutelicos conduz a uma diminuiccedilatildeo do pH
sendo sempre necessaacuterio corrigir o pH do efluente A coagulaccedilatildeo quiacutemica eacute altamente
sensiacutevel agraves variaccedilotildees do pH e uma coagulaccedilatildeo eficaz eacute obtida a pH 6-7 Na
eletrocoagulaccedilatildeo o efeito da neutralizaccedilatildeo torna-se efetivo numa gama ampla de pH
entre 4 e 9
2 Os flocos formados pela EC apesar de similares aos da CQ tendem a ser maiores
contendo menos ligaccedilotildees com a aacutegua sendo resistentes ao aacutecido e muito mais
estaacuteveis A CQ eacute sempre seguida de uma sedimentaccedilatildeo e uma filtraccedilatildeo enquanto que
o processo de EC pode ser seguido pela sedimentaccedilatildeo ou flutuaccedilatildeo naturais As bolhas
de gaacutes produzidas durante a eletroacutelise podem levar os poluentes para a superfiacutecie da
soluccedilatildeo onde podem ser mais facilmente concentrados e removidos
3 As lamas formadas pela EC satildeo facilmente fixaacuteveis e faacuteceis de separar da aacutegua porque
satildeo compostas maioritariamente de oacutexidoshidroacutexidos metaacutelicos Apesar disto esta eacute
uma teacutecnica de baixa produccedilatildeo de lamas
4 O uso de produtos quiacutemicos eacute evitado no processo de EC Assim natildeo eacute preciso
neutralizar o excesso de quiacutemicos e eacute evitada uma poluiccedilatildeo secundaacuteria causada por
substacircncias quiacutemicas que satildeo adicionadas pois na EC apenas se verifica a
solubilizaccedilatildeo dos acircnodos
5 O processo de EC tem a vantagem de tratar o efluente com temperaturas baixas e
baixa turvaccedilatildeo Nestas condiccedilotildees a CQ tem dificuldade em encontrar um resultado
satisfatoacuterio
6 A EC requer equipamento simples e eacute faacutecil de operar
As principais desvantagens da EC satildeo (Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009)
Passivaccedilatildeo do acircnodo pela deposiccedilatildeo de lamas nos eleacutectrodos que pode inibir o
processo eletroliacutetico no modo de operaccedilatildeo contiacutenuo
Altas concentraccedilotildees de iotildees ferro e alumiacutenio no efluente que tecircm que ser removidas
posteriormente
Na Figura 3 apresenta-se um esquema do mecanismo reacional de eletrocoagulaccedilatildeo
eletrofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
18
Figura 3 - Esquema do processo de eletrocoagulaccedilatildeo (adaptado de Mollah et al 2004)
A eletrocoagulaccedilatildeo eacute eficiente na remoccedilatildeo de soacutelidos suspensos bem como oacuteleos e gorduras
Provou-se ser eficaz no tratamento de aacutegua potaacutevel para operaccedilotildees marinhas e mesmo para o
abastecimento de aacutegua para processos industriais (Chen 2004)
Oxidaccedilatildeo Eletroquiacutemica
A oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica tem sido amplamente investigada como um meio eficaz de controlo
de poluiccedilatildeo da aacutegua e no tratamento de aacuteguas residuais Uma vantagem importante da
oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute oxidar poluentes orgacircnicos em CO2 e aacutegua a fim de evitar um
problema de mudanccedila de uma fase para outra dos contaminantes Tambeacutem a operaccedilatildeo a
temperatura ambiente e pressatildeo atmosfeacuterica impede volatilizaccedilatildeo e a descarga dos resiacuteduos
que natildeo satildeo tratados e a reaccedilatildeo pode ser simplesmente terminada (Deng and Englehardt
2007) O processo de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute particularmente interessante uma vez que os
eletrotildees fornecidos permitem uma versaacutetil eficiente facilmente automatizaacutevel e limpa
tecnologia (Panizza et al 2010)
Nos uacuteltimos anos os processos oxidativos avanccedilados (POA) tecircm sido propostos como uma
alternativa eficiente e emergente para o tratamento de efluentes que contecircm poluentes
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
19
toacutexicos ou refrataacuterios Muitos processos tais como oxidaccedilatildeo de Fenton ozonizaccedilatildeo oxidaccedilatildeo
eletroquiacutemica e os seus processos combinados foram investigados (Zhou et al 2011)
Durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica os poluentes podem ser oxidados quer diretamente como
indiretamente (Deng and Englehardt 2007 Primo et al 2009 Zhang et al 2011) isto eacute no
acircnodo alguns compostos podem ser diretamente oxidados Aleacutem disso reaccedilotildees de oxidaccedilatildeo
podem ocorrer no seio da soluccedilatildeo atraveacutes de espeacutecies oxidantes geradas electroliticamente
Propotildee-se que a degradaccedilatildeo de amoniacuteaco ocorre principalmente devido ao processo de
oxidaccedilatildeo indirecta na presenccedila de iotildees cloreto No entanto a oxidaccedilatildeo de amoniacuteaco pode
levar a formaccedilatildeo de iotildees nitrato (Primo et al 2009)
A Figura 4 ilustra os diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo (Anglaba et al 2009)
Figura 4 - Diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica (a) oxidaccedilatildeo directa e (b) oxidaccedilatildeo indirecta (adaptado de Anglada et al 2009)
Na oxidaccedilatildeo direta os poluentes satildeo destruiacutedos diretamente na superfiacutecie do acircnodo e pode
tomar duas vias diferentes
Conversatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo apenas parcialmente oxidados (reaccedilatildeo
8) podendo ser necessaacuterio um tratamento subsequente
(8)
Combustatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo transformados em aacutegua dioacutexido de
carbono inorgacircnicos e outros componentes (reaccedilatildeo 9)
(9)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
20
Na oxidaccedilatildeo indireta onde um mediador (HClO H2S2O8 HO e outros) eacute eletroquimicamente
gerado para efetuar a oxidaccedilatildeo (Deng and Englehardt 2007 Anglada et al 2009) As reaccedilotildees
responsaacuteveis pela oxidaccedilatildeo indireta durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica satildeo as seguintes (Deng
and Englehardt 2007)
Reaccedilotildees anoacutedicas
(10)
(11)
(12)
Reaccedilotildees no seio da soluccedilatildeo
(13)
(14)
Reaccedilotildees catoacutedicas
(15)
(16)
Eletro-Fenton
Existem sistemas hiacutebridos que consistem em processos de oxidaccedilatildeo diferentes tais como
oxidaccedilatildeo Fenton sendo um meacutetodo frequentemente usado com o objetivo de aumentara
eficiecircncia dos meacutetodos eletroquiacutemicos (Atmaca 2009)
O processo Fenton tem atraiacutedo grande interesse devido agrave sua capacidade de gerar radicais
hidroxilo (HO) atraveacutes da decomposiccedilatildeo de H2O2 por Fe2+ em condiccedilotildees aacutecidas Aleacutem disso
pode ser aplicada a uma vasta gama de poluentes orgacircnicos devido agrave sua simplicidade e
facilidade de aplicaccedilatildeo em condiccedilotildees suaves de temperatura e pressatildeo A eficiecircncia deste
processo pode ser consideravelmente melhorada pela aplicaccedilatildeo de eletricidade para gerar
radicais HO adicionais chamando assim processo eletro-Fenton O processo eletro-Fenton
inclui as vantagens combinadas de eletroquiacutemica e os meacutetodos de tratamento Fenton Este
processo permite a produccedilatildeo de mais radicais HO sendo reforccedilada a oxidaccedilatildeo dos compostos
orgacircnicos Em meio aacutecido o poder oxidante de H2O2 pode ser melhorado com o meacutetodo
eletro-Fenton onde uma pequena quantidade de Fe2+ eacute adicionada como catalisador na
soluccedilatildeo contaminada para gerar HO e Fe3+ das reaccedilotildees de Fenton (Mohajeri et al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
21
Capiacutetulo 3 ndash Materiais e Meacutetodos
O efluente utilizado neste trabalho foi recolhido agrave entrada do tratamento bioloacutegico numa
ETRS A amostra recolhida foi caraterizada tendo em conta os seguintes paracircmetros CQO
COf soacutelidos totais (ST) soacutelidos suspensos (SS) soacutelidos dissolvidos (SD) azoto amoniacal (N-
NH3) e azoto de Kjeldhal (NTK) Todas as anaacutelises foram efetuadas de acordo com o Standard
Methods encontrando-se as teacutecnicas usadas respectivamente nos anexos 1 a 3 Durante os
ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo forma recolhidas amostras agraves quais foram efetuadas as seguintes
anaacutelises CQO Carbono Orgacircnico Filtrado (COf) Azoto Total (NT) pH e condutividade
Nos pontos seguintes descrevem-se os reagentes os meacutetodos e as teacutecnicas utilizadas ao longo
do trabalho
31 ndash Reagentes
Na Tabela 2 encontram-se listados os reagentes usados para as vaacuterias determinaccedilotildees
analiacuteticas bem como o seu grau de pureza e marca
Tabela 2 ndash Reagentes utilizados na eletrocoagulaccedilatildeo e nos meacutetodos de anaacutelise
Reagentes Grau de Pureza Marca
Ensaios de EC e
determinaccedilotildees COf H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
CQO
K2Cr2O7 99 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
Ag2SO4 985 Carlo Erba
HgSO4 99 Fluka
FeH20N2O14S2 995 Merck
N-NH3 e TKN
NaOH 98 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
H3BO3 998 Panreac
K2SO4 998 AnalaR NORMAPUR
CuSO4 99-1005 Merck
Na2S2O3 1004 AnalaR NORMAPUR
Na2B4O7middot10H2O 995-105 Scharlau
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
22
32 ndash Paracircmetros de Controlo
Todos os paracircmetros de controlo foram determinados de acordo os meacutetodos que se encontram
nos anexos 1 a 3
Carecircncia Quiacutemica de Oxigeacutenio
A CQO foi determinada em todas as amostras apoacutes o ensaio de EC A determinaccedilatildeo foi atraveacutes
do meacutetodo tritrimeacutetrico em refluxo fechado (anexo 1)
O digestor utilizado foi um Spectroquant TR 420 e o titulador automaacutetico foi da Metrohm 876
Dosimat plus
Carbono Orgacircnico filtrado e Azoto total
O COf e o azoto total foram determinados em todas as amostras apoacutes o tratamento de EC
utilizando o equipamento Total Organic Carbon Analyzer da Shimadzu TOC-V CSH O meacutetodo
usado para determinar este paracircmetro foi o meacutetodo da combustatildeo a alta temperatura Antes
de proceder agrave medida do COf no referido aparelho as amostras da EC foram filtradas com
filtros de 1 μm e acidificadas com H2SO4 de forma a atingir pH 3 ndash 4
pH
Mediu-se o pH das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC no equipamento pHmeter
HI 931400
Condutividade
As medidas de condutividade das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC foram
efetuadas com um condutiviacutemetro Mettler Toledo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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33 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Apoacutes a caraterizaccedilatildeo inicial das amostras realizaram-se os ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo com
o objetivo de precipitar a mateacuteria suspensa e dissolvida existente no lixiviado Numa
primeira fase de tratamento com EC foram feitos ensaios de otimizaccedilatildeo das condiccedilotildees a
aplicar tendo-se variado primeiro a diferenccedila de potencial aplicada (entre 6 e 12 V)
Verificou-se que natildeo havia uma boa reprodutibilidade das condiccedilotildees experimentais pelo que
se passou a aplicar uma intensidade de corrente constante 25 A apresentando-se nesta
dissertaccedilatildeo apenas estes uacuteltimos resultados Foram realizados ensaios de 3 horas a pH
natural pH 6 e a pH 4 com agitaccedilatildeo (100 rpm) e sem agitaccedilatildeo com diluiccedilatildeo (12) e sem
diluiccedilatildeo A Fabela 3 apresenta um resumo dos ensaios realizados Todos os ensaios foram
repetidos tendo sido efetuados dois a cinco ensaios para cada condiccedilatildeo experimental a
testar e as amostras recolhidas a intervalos de tempo diferentes para inferir da
reprodutibilidade dos resultados experimentais O tratamento foi realizado com acircnodos e
caacutetodos de ferro ambos com aacutereas de 40 cm2 A Figura 5 ilustra o esquema de montagem
experimental usada na EC
Figura 5 - Montagem experimental usada no tratamento de EC Legenda 1 ndash Fonte de alimentaccedilatildeo
2 ndash Eleacutetrodos de ferro 3 ndash Ceacutelula contendo o lixiviado 4 ndash Agitador magneacutetico 5 ndash Placa de agitaccedilatildeo
0000
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 3 ndash Resumo das vaacuterias condiccedilotildees aplicadas ao longo dos ensaios realizados com uma intensidade
de corrente aplicada de 25 A
Diluiccedilatildeo Agitaccedilatildeo pH inicial
11
sem 4
sem 6
sem natural (83)
Com (100 rpm) natural (8hellip)
12 sem natural (83)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
25
Capiacutetulo 4 ndash Resultados e Discussatildeo
Este capiacutetulo encontra-se dividido em duas partes a primeira onde satildeo apresentados os
resultados obtidos nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo das amostras de lixiviado e a segunda
que conteacutem caacutelculos relacionados com remoccedilotildees especiacuteficas de carga orgacircnica por consumo
de ferro e de energia eleacutetrica
As amostras utilizadas neste estudo foram obtidas no aterro sanitaacuterio da Resistrela na
Capinha Concelho do Fundatildeo As amostras foram recolhidas no tanque de equalizaccedilatildeo agrave
entrada do tratamento bioloacutegico aiacute existente em Fevereiro de 2012 Nas Tabelas 4 e 5
apresentam-se os resultados obtidos na caracterizaccedilatildeo da amostra recolhida Para a
determinaccedilatildeo da CQO e do COf foram ensaiadas diferentes diluiccedilotildees tendo-se verificado que
as mais adequadas eram respetivamente 150 e 1200 Esta eacute uma amostra tiacutepica de um
lixiviado novo dada a sua CQO
Tabela 4 ndash Resultados de CQO e COf obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Diluiccedilatildeo CQO CQO mg O2L-1 Diluiccedilatildeo COf COf mgL-1
150 17622
1100 7196
125 17517
120 17515 1200 7310
110 10325
Tabela 5 ndash Resultados de condutividade pH ST SS SD azoto amoniacal e azoto total de Kjeldahl
obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Condutividade (15 ordmC) mscm-1 pH STgL-1 SSgL-1 SDgL-1 N-NH3
mgL-1
NTK
mgL-1
294 837 2370 115 2270 4485 5141
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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41 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Nesta secccedilatildeo encontram-se os resultados obtidos para as diferentes condiccedilotildees experimentais
ensaiadas tal como se encontra descrito na Tabela 3 Tal como jaacute foi referido anteriormente
todos os ensaios aqui apresentados foram realizados a uma intensidade de corrente aplicada
de 25 A
Cada uma das diferentes condiccedilotildees experimentais ensaiadas for repetida uma ou vaacuterias
vezes Para evitar grandes variaccedilotildees no volume dos ensaios e em simultacircneo haver
determinaccedilotildees da CQO a intervalos de tempos reduzidos as amostras em cada uma das
repeticcedilotildees foram recolhidas a tempos diferentes Deste modo por vezes para um
determinado tempo temos apenas um valor do paracircmetro em estudo ao qual continuamos a
chamar incorretamente ldquomeacutediardquo e para o qual consequentemente natildeo existe desvio
padratildeo A esses valores meacutedios da CQO foram ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau Na realidade
em alguns dos casos o ajuste de uma exponencial ou equaccedilatildeo do 2ordm grau podia ter sido
conseguido com resultados igualmente bons Contudo por razotildees de consistecircncia foram
sempre ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau
Para os outros paracircmetros de anaacutelise usados neste estudo COf NT pH e condutividade as
determinaccedilotildees natildeo foram tatildeo exaustivas apesar de terem sido calculadas sempre para mais
do que um ensaio Contudo seratildeo apresentados apenas os resultados para o ensaio em que
foram recolhidas mais amostras e que portanto apresenta um maior nuacutemero de resultados
411 ndash Amostras sem diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC agraves amostras de lixiviado sem diluiccedilatildeo a pH inicial natural com
e sem agitaccedilatildeo e a pH 6 e pH 4 sem agitaccedilatildeo Nas duas sub-secccedilotildees seguintes apresentam-
se respetivamente os resultados obtidos para a variaccedilatildeo ao longo do tempo da CQO e dos
restantes paracircmetros controlados COf NT condutividade e pH
4111 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo da CQO
Ensaios a pH natural sem agitaccedilatildeo
Realizaram-se 6 ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo de forma a determinar a evoluccedilatildeo
da CQO ao longo do tempo de ensaio Os resultados obtidos encontram-se na Tabela 6 e na
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
27
Figura 6 que tambeacutem contecircm informaccedilatildeo relativa agrave meacutedia e ao desvio padratildeo para os
resultados obtidos nos diferentes ensaios
Tabela 6 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo com a
respetiva meacutedia e desvio padratildeo
CQO g O2L
-1
t min A B C D E F Meacutedia DP
0 1851 1758 1866 1717 1775 1799 1794 057
10 1737
1683
1710 038
20 1701 1647
1674 038
30 1571
1522
1546 035
40 1593 1465 1499
1519 066
50 1411
1411
60 1350 1336
1328 1286 1331 1326 024
80 1278 1199 1300
1259 053
100 1244 1074
938
1085 153
120 1109 951 996
823 955 967 103
130
993
993
140
796 798
797 002
150
787 724
756 045
160
783 669
726 080
170
794 722
758 051
180
697 707 584 727 679 064
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 6 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo para as amostras recolhidas no ensaio de EC a pH natural
sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios A a F realizados
Consultando a Tabela 6 podemos concluir que em meacutedia para as 3 h de ensaio foram
removidos cerca de 11 g O2L-1 o que corresponde a uma remoccedilatildeo de CQO de 62
A anaacutelise da Figura 6 permite verificar que para o tempo de 180 minutos se comeccedila a verificar
a tendecircncia para a formaccedilatildeo de um patamar na curva ajustada aos dados experimentais o que
significa que se estaacute perto de se atingir o maacuteximo de remoccedilatildeo de CQO com uma eficiecircncia
energeacutetica aceitaacutevel
Ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo
Nos 4 ensaios de EC realizados a pH natural com agitaccedilatildeo (100 rpm) cujos resultados de CQO
se encontram na Tabela 7 e na Figura 7 verifica-se tal como no caso anterior uma boa
reprodutibilidade dos resultados A curva ajustada agrave meacutedia dos resultados apresenta uma
clara tendecircncia para formar um patamar a tempo inferior ao verificado no ensaio sem
agitaccedilatildeo Este facto traduz-se numa remoccedilatildeo de CQO menor que foi aqui de apenas 36 ao
fim de 3 h
Nestes ensaios pretendia-se minimizar problemas de passivaccedilatildeo do eleacutetrodo aumentando a
eficiecircncia EC Poreacutem a remoccedilatildeo da CQO foi menor provavelmente porque a agitaccedilatildeo
destruiacutea os flocos formados
y = 5E-07x3 - 4E-05x2 - 0071x + 17896 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
A
B
C
D
E
F
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 7 ndash Resultados da variaccedilatildeo da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC
realizados a pH natural com agitaccedilatildeo
CQO g O2L-1
t min G H I J Meacutedia DP
0 1736 1817 1845 1698 1774 069
10
1800
1592 1696 147
30
1645
1529 1587 082
40 1601
1429 1515 121
60
1523 1445
1484 055
80 1381
1262 1321 084
100
1341
1212 1276 091
120 1218
1229
1224
130 1213
1125 1169 062
140 1236 1270
1253
150 1094
1087 1090
160 1086 1150
1118
170 1138 1193
1166
180 1138 1264 1196 965 1141 128
Figura 7 ndash Valores da CQO das amostras recolhidas ao longo do tempo nos ensaios de EC realizados a pH
natural com agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
y = 3E-07x3 + 8E-05x2 - 00603x + 17635 Rsup2 = 097
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
G
H
I
J
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Ensaios a pH 6 sem agitaccedilatildeo
Para os 4 ensaios de EC realizadas a pH inicial 6 sem agitaccedilatildeo cujos resultados da CQO para
as amostras recolhidas se encontram na Tabela 8 e Figura 8 o pH da amostra foi ajustado
com H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC
Mais uma vez foi obtido o ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos resultados experimentais
com uma boa correlaccedilatildeo observando-se a formaccedilatildeo de um patamar para tempos superiores a
160 min A remoccedilatildeo total de CQO nas 3 h de ensaios foi de 64 ligeiramente superior ao
valor observando para o ensaio em que natildeo foi efetuada correccedilatildeo ao pH inicial da suspensatildeo
Tabela 8 ndash Resultados de CQO obtidos para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a pH 6
sem agitaccedilatildeo bem como a meacutedia e o desvio padratildeo para esses resultados
CQO g O2L
-1
t min K L M N Meacutedia DP
0 1758 1758 1848 1758 1780 045
10 1726
1758
1742 023
30
1544 1567 1555 016
40
1379
1379
60 1119
1206 1242 1189 063
80
986
1099 1043 081
100 810
904
857 066
120
831
826 828 003
130
721
721
140 647 683 733
687 043
150 624 691 719
678 049
160 628 591 731
650 073
170 630 595 707
644 057
180 635 598 689 607 632 041
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 8 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo par os diferentes ensaios de EC realizados a pH 6 sem
agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
Ensaios a pH 4 sem agitaccedilatildeo
Foram realizados 3 ensaios de EC a pH inicial 4 tendo-se efetuado a correccedilatildeo ao pH com
H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC Os resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO nos
diferentes ensaios encontram-se na Tabela 9 e na Figura 9 A meacutedia e o desvio padratildeo
apresentados na tabela foram calculados apenas com dois dos ensaios O e P uma vez que os
resultados obtidos no ensaio Q se afastam muito dos obtidos nos outros ensaios tal como se
pode verificar na Figura 9 Este resultado diferente ainda que com um andamento idecircntico
deve estar relacionado com algum erro experimental cometido
Uma equaccedilatildeo do 3ordm grau tambeacutem se ajusta com uma boa correlaccedilatildeo agrave meacutedia dos resultados
experimentais obtidos apresentando uma espeacutecie de patamar inicial para aleacutem do jaacute
habitual patamar final O andamento inicial da curva deve estar relacionado com a formaccedilatildeo
no iniacutecio do ensaio de partiacuteculas muito finas que vatildeo posteriormente dar origem aos
agregados que sedimentam Estas partiacuteculas finas levam mais tempo a sedimentar e
ldquocontaminamrdquo com mais facilidade as amostras recolhidas para a determinaccedilatildeo da CQO
dando origem a valores mais elevados
No cocircmputo geral a remoccedilatildeo da CQO foi inferior agrave dos outros ensaios realizados sem
agitaccedilatildeo tendo sido de 53
y = 1E-06x3 + 6E-05x2 - 01082x + 18182 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
K
L
M
N
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 9 ndash Resultados da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC realizados a pH 4
sem agitaccedilatildeo
CQO mg L-1
t min O P Q Meacutedia DP
0 1466 1342 1448 1404 067
10
1361 1491 1361 092
30
1363 1532 1363 120
40
1384
60
1074
1074
80 1071
1293 1071 157
100
813 1180 813 259
120 731
1062 731 234
130 679
679
140 721 635 1132 678 265
150 590 682
636 065
160 586 641 889 613 162
170 604 634
619 022
180 494 574 920 534 227
Figura 9 ndash Valores da CQO para as amostras recolhidas ao longo do tempo de EC para o ensaio realizado
a pH 4 sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia dos ensaios O e P
y = 2E-06x3 - 00006x2 - 00205x + 14095 Rsup2 = 098
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
O
P
Q
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade
e pH
Na Tabela 10 e na Figura 10 encontram-se os resultados obtidos para as variaccedilotildees de COf e de
NT nos ensaios realizados a pH natural sem e com agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo As
remoccedilotildees globais de COf para as diferentes condiccedilotildees experimentais apresentam posiccedilotildees
relativas semelhantes agraves observadas para a CQO o que eacute explicado pelo facto da remoccedilatildeo da
carga orgacircnica nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo se dar essencialmente por
floculaccedilatildeocoagulaccedilatildeo com apenas uma reduzida remoccedilatildeo de carga orgacircnica por oxidaccedilatildeo
anoacutedica
Quanto agraves remoccedilotildees de azoto total satildeo bastante mais reduzidas e com um padratildeo idecircntico ao
observado pelo COf e pela CQO Esta menor remoccedilatildeo do NT pode estar relacionada com o
facto do azoto total englobar diferentes formas de azoto e o processo de EC poder ser mais
adequado para a remoccedilatildeo de algumas das formas
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH independentemente do seu valor inicial observa-se um aumento ao
longo dos ensaios sendo o valor final do pH das suspensotildees ao fim de 3 h de
aproximadamente 13 Esta subida do pH estaacute relacionada com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que
estatildeo na base da formaccedilatildeo de flocos e que iraacute levar agrave remoccedilatildeo da carga orgacircnica da
suspensatildeo
Em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo da condutividade ao longo dos ensaios observam-se que ao longo dos
ensaios realizados a diferentes condiccedilotildees experimentais sucessivos aumentos e reduccedilotildees
Estes periacuteodos devem estar relacionados respetivamente com fases de maior formaccedilatildeo de
hidroacutexidos com elevada condutividade com fases de formaccedilatildeo de flocos e consequente
precipitaccedilatildeo e reduccedilatildeo de condutividade
Tabela 10 - Remoccedilotildees de COf e de NT obtidas nos ensaios de EC a pH natural sem e com
agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo
Remoccedilatildeo COf NT
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 60 37
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo 100 rpm 50 28
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo 70 43
2611 - pH 4 - s agitaccedilatildeo 57 33
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 10 ndash Variaccedilatildeo da COf e NT relativos no tempo para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a)
pH natural sem agitaccedilatildeo b) pH 6 sem agitaccedilatildeo c) pH 4 sem agitaccedilatildeo d) pH natural com agitaccedilatildeo
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
Tempo minutos
pH natural com agitaccedilatildeo
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH natural
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempominutos
pH 6
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH 4
COf NT
a) b)
c) d)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 11 ndash Valores da condutividade e do pH para as amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC
realizados sem agitaccedilatildeo a) pH natural b) pH 6 e c) pH 4
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12 com o objetivo de estudar o
efeito da diluiccedilatildeo sobre a eficiecircncia do meacutetodo Na Tabela 11 e na Figura 12 encontram-se os
resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo de ensaio para os dois testes
realizados bem como a meacutedia e o desvio padratildeo dos dados recolhidos Observa-se uma
grande dispersatildeo de resultados na parte final do ensaio apoacutes 2 h que se traduz num
coeficiente de correlaccedilatildeo da equaccedilatildeo de 3ordf ordem ajustada aos dados experimentais pior
que os anteriores Para este resultado tambeacutem teraacute contribuiacutedo o facto de apenas se terem
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 6
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 4
Cond
pH
pH
a) b)
c)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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realizado 2 ensaios Tal como nos casos anteriores observou-se a tendecircncia para a formaccedilatildeo
de um patamar na curva ajustada para tempos superiores a 2 h
Apesar da remoccedilatildeo da CQO ter sido de cerca de 72 valor mais elevado do que nos ensaios
sem diluiccedilatildeo note-se que a remoccedilatildeo absoluta de CQO for muito inferior tendo sido cerca de
6 g Lmdash1 quando nos casos anteriores se tinham observado valores superiores a 11 g Lmdash1
Tabela 11 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
CQO g O2L
-1
t min R S Meacutedia DP
0 785 900 843 081
10
866 866
30 601 669 635 049
60
538 538
100 379 449 414 050
120 293
293
130 270
270
140 281 350 315 049
150 201 346 273 102
160 200 360 280 114
170 197 382 290 131
180 162 314 238 108
Figura 12 ndash Variaccedilatildeo da CQO das amostras recolhidas ao longo da EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
y = -8E-08x3 + 00002x2 - 00704x + 8727 Rsup2 = 098
00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
R
S
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Quanto agrave variaccedilatildeo do pH ao longo dos ensaios (Figura 13) foi idecircntica agrave dos ensaios sem
diluiccedilatildeo ie aumentou durante o ensaio ateacute atingir o valor de aproximadamente 13 e
mantendo-se nesse valor ateacute ao fim do ensaio A variaccedilatildeo da condutividade (Figura 13)
apresentou tambeacutem um comportamento semelhante ao dos ensaios sem diluiccedilatildeo embora com
variaccedilotildees menos bruscas o que eacute normal pois a concentraccedilatildeo de poluentes existentes e
hidroacutexidos formados estaacute reduzida a metade
Figura 13 ndash Variaccedilatildeo da condutividade e do pH ao longo EC realizado a pH natural com diluiccedilatildeo de 12
sem agitaccedilatildeo
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados
Na Figura 14 comparam-se as remoccedilotildees relativas de CQO de COf e de NT para os ensaios
realizados a diferentes valores de pH inicial sem agitaccedilatildeo Verifica-se que as maiores
remoccedilotildees de CQO foram obtidas para pH inicial natural e 6 A este uacuteltimo pH tambeacutem se
observaram as maiores remoccedilotildees absolutas de COf e de TN
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural com diluiccedilatildeo
Cond pH
pH
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Figura 14 - Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e NT obtidas apoacutes 3h de tratamento de EC a pH
inicial natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo
Quando se comparam os ensaios realizados a pH natural com e sem agitaccedilatildeo (Figura 15)
observam-se remoccedilotildees absolutas de CQO de COf e de NT superiores para o ensaio realizado
sem agitaccedilatildeo Efetivamente a agitaccedilatildeo parece natildeo favorecer a formaccedilatildeo dos flocos ou
mesmo provocar a sua desagregaccedilatildeo
Aparentemente o facto de diluir o lixiviado original antes de efetuar o ensaio de
eletrocoagulaccedilatildeo tambeacutem natildeo introduz alteraccedilotildees positivas nos resultados pois a diluiccedilatildeo
leva a que as remoccedilotildees absolutas dos paracircmetros em anaacutelise decresccedilam significativamente
(Figura 16) O efeito da concentraccedilatildeo parece ser de extrema importacircncia sendo que quando
a concentraccedilatildeo eacute superior se devem formar flocos com massa criacutetica para sedimentarem com
maior facilidade
Na Figura 17 faz-se uma anaacutelise da remoccedilatildeo absoluta da CQO nas diferentes horas de ensaio
para os testes realizados a diferentes valores de pH inicial com e sem agitaccedilatildeo Verifica-se
que
A pH natural sem agitaccedilatildeo a remoccedilatildeo da CQO eacute a mais regular ao longo do tempo
Para os ensaios realizados a pH inicial 4 e 6 a remoccedilatildeo para a 3ordf hora eacute bastante
inferior agraves remoccedilotildees obtidas para as duas primeiras horas
Nos ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo a remoccedilatildeo durante a 3ordf hora eacute
miacutenima natildeo se justificando o prolongamento do ensaio para aleacutem de 2 h
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
39
verificamos uma remoccedilatildeo mais elevada da CQO na primeira hora de ensaio a pH 6 sem
agitaccedilatildeo Relativamente agrave segunda hora natildeo se verifica diferenccedilas significativas No entanto
na 3ordf hora verifica-se uma maior remoccedilatildeo no ensaio a pH natural sem agitaccedilatildeo
Figura 15 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC a pH inicial
natural com e sem agitaccedilatildeo
Figura 16 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC realizada a pH
inicial natural com e sem diluiccedilatildeo da amostra inicial
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 11 - pH natural - c agitaccedilatildeo 100 rpm
X0-X
CQO
COf
NT
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 12 - pH natural - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
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Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
43
Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
44
Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
45
Bibliografia
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water treatment Fundamentals and review of applications Emerging Technologies 84 1747-
1755 2009
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
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241 Transferecircncia de Lixiviados
A transferecircncia de lixiviados para sistemas de tratamento de esgoto domeacutestico e a reciclagem
do lixiviado ao aterro satildeo dois sistemas usados para a resoluccedilatildeo do problema colocado pela
existecircncia das aacuteguas lixiviantes
Tratamento combinado com esgoto domeacutestico
Haacute alguns anos este tratamento era comum no tratamento de lixiviado devido agrave sua
manutenccedilatildeo faacutecil e ao reduzido custo de operaccedilatildeo Poreacutem esta opccedilatildeo tem sido posta em
causa devido agrave presenccedila de compostos orgacircnicos inibitoacuterios com baixa biodegrabilidade e agrave
presenccedila de metais pesados no lixiviado o que reduz a eficiecircncia do tratamento e conduz a
um aumento da concentraccedilatildeo destes constituintes no efluente Um argumento a favor deste
tratamento alternativo eacute o facto de natildeo ser necessaacuterio adicionar foacutesforo e azoto uma vez
que o primeiro se encontra no esgoto domeacutestico e o segundo no lixiviado (Renou et al 2008)
Reciclagem
A reciclagem do lixiviado tem sido utilizada nos uacuteltimos dez anos visto ser uma das opccedilotildees
disponiacuteveis menos cara Um dos benefiacutecios desta teacutecnica eacute o facto do aumento de
recirculaccedilatildeo de lixiviado aumentar o teor de humidade num sistema de reator controlado e
promover a distribuiccedilatildeo de nutrientes e enzimas Desta forma natildeo soacute aumenta a qualidade do
lixiviado como tambeacutem diminui o tempo necessaacuterio agrave estabilizaccedilatildeo de vaacuterias deacutecadas para 2 a
3 anos (Renou et al 2008)
242 Tratamento Bioloacutegico
Devido agrave sua fiabilidade simplicidade e razatildeo custo-eficiecircncia elevada o tratamento
bioloacutegico eacute o mais comum no tratamento da maior parte dos lixiviados contendo altas
concentraccedilotildees de BOD A biodegradaccedilatildeo eacute realizada por microrganismos que podem degradar
os compostos orgacircnicos obtendo-se dioacutexido de carbono em condiccedilotildees aeroacutebias e biogaacutes (uma
mistura que conteacutem essencialmente CO2 e CH4) em condiccedilotildees anaeroacutebias (Renou et al
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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2008) No entanto este meacutetodo pode ser aplicado apenas no tratamento de lixiviados jovens
uma vez que aiacute a concentraccedilatildeo de metais pesados eacute baixa a reduzida biodegrabilidade dos
outros tipos de lixiviados impede que este processo seja efetivo (Zhao et al 2010a)
Tratamento Aeroacutebio
O tratamento aeroacutebio deve permitir uma reduccedilatildeo parcial de poluentes orgacircnicos
biodegradaacuteveis e tambeacutem deve conduzir agrave nitrificaccedilatildeo do azoto amoniacal Os processos
bioloacutegicos aeroacutebios baseados no crescimento de biomassa suspensa tais como lagoas
arejadas lamas ativadas e reatores descontiacutenuos sequenciais (SBR) tecircm sido amplamente
estudados e aplicados (Renou et al 2008)
As lagoas arejadas satildeo geralmente vistas como um meacutetodo eficaz para a remoccedilatildeo de agentes
patogeacutenicos compostos orgacircnicos e inorgacircnicos e de custos de operaccedilatildeo e manutenccedilatildeo
reduzidos Estes atributos fazem delas escolhas populares para o tratamento de aacuteguas
residuais (Renou et al 2008)
O processo de lamas ativadas eacute muito aplicado como tratamento de aacuteguas residuais e como
co-tratamento de lixiviados e esgoto No entanto nas ultimas deacutecadas este meacutetodo mostrou
ser insuficiente para lidar com lixiviados de aterros sanitaacuterios apesar de poder ser eficiente
na remoccedilatildeo de carbono orgacircnico nutrientes e teor de azoto apresenta demasiadas
desvantagens tais como (Renou et al 2008)
sedimentaccedilatildeo inadequada e necessidade de mais arejamento
alto custo energeacutetico e produccedilatildeo de lamas
inibiccedilatildeo microbiana devido agrave elevada concentraccedilatildeo de azoto amoniacal
O sistema SBR eacute adequado para os processos nitrificaccedilatildeo e desnitrificaccedilatildeo uma vez que
fornece um regime de exploraccedilatildeo compatiacutevel com a oxidaccedilatildeo do carbono orgacircnico e a
nitrificaccedilatildeo A grande flexibilidade deste processo eacute particularmente importante quando se
considera o tratamento de lixiviados com um elevado grau de variabilidade em termos de
qualidade e quantidade (Renou et al 2008)
Tratametno Anaeroacutebio
O tratamento anaeroacutebio eacute adequado para tratar efluentes de elevada carga orgacircnica tais
como lixiviados de aterros jovens Contrariamente aos processos aeroacutebios a digestatildeo
anaeroacutebia conserva energia e produz muito poucos soacutelidos embora as velocidades de reaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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sejam baixas Aleacutem disso eacute possiacutevel utilizar o metano produzido para aquecer o digestor que
trabalha geralmente a 35 ordmC (Wiszniowski et al 2006 Renou et al 2008) Podem ser
utilizados diferentes reatores tais como filtros anaeroacutebios reactores descontiacutenuos
sequenciais anaeroacutebios (SBRA) (Wiszniowski et al 2006)
As principais vantagens deste processo satildeo (Wiszniowski et al 2006)
a elevada eficiecircncia na remoccedilatildeo de substrato (gt 90 de BOD)
ser necessaacuterio um teor reduzido de foacutesforo como nutriente para o crescimento das
bacteacuterias anaeroacutebias
uma produccedilatildeo reduzida de lamas
um baixo consumo energeacutetico
a produccedilatildeo de biogaacutes que pode ser reaproveitada
As principais desvantagens residem (Wiszniowski et al 2006)
nos metais pesados podem dificultar a digestatildeo
na toxicidade do amoniacuteaco e na dificuldade em eliminaacute-lo
no facto de ser sensiacutevel a alteraccedilotildees de pH e de temperatura
243 Tratamentos Fiacutesico-Quiacutemicos
Coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
A coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo tem sido utilizada para remoccedilatildeo de CQO cor turbidez e SS (Bashir
et al 2009) Pode ser utilizada com sucesso no tratamento de lixiviados de aterros velhos Eacute
muito usada como um preacute-tratamento para a osmose inversa ou o tratamento bioloacutegico ou
como um passo de tratamento de polimento final a fim de remover mateacuteria orgacircnica natildeo
biodegradaacutevel O sulfato de alumiacutenio o sulfato ferroso e o sulfato-cloro feacuterrico tem sido os
coagulantes mais usados embora possam ser usados poliacutemeros sinteacuteticos e biofloculantes
Existem trabalhos publicados da accedilatildeo de biofloculantes em comparaccedilatildeo com os coagulantes
inorgacircnicos tradicionais para a diminuiccedilatildeo de aacutecidos huacutemicos (Renou et al 2008)
Vaacuterios estudos tecircm sido relatados na anaacutelise de coagulaccedilatildeo-floculaccedilatildeo para o tratamento de
lixiviados visando a otimizaccedilatildeo do processo ou seja a seleccedilatildeo do coagulante mais
apropriado a identificaccedilatildeo das melhores condiccedilotildees experimentais e a avaliaccedilatildeo do pH oacutetimo
Poreacutem este tratamento apresenta desvantagens como a produccedilatildeo de lamas consistentes e o
aumento da concentraccedilatildeo de alumiacutenio ou ferro na fase liacutequida (Renou et al 2008)
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11
Precipitaccedilatildeo Quiacutemica
A precipitaccedilatildeo quiacutemica tem sido muito utilizada como preacute-tratamento com o objetivo de
remover o azoto amoniacal Alguns estudos confirmaram que o desempenho do processo de
lamas ativadas poderia ser significativamente afetado por uma elevada concentraccedilatildeo de
azoto amoniacal pois a remoccedilatildeo de CQO diminui de 95 para 79 quando a concentraccedilatildeo de
azoto amoniacal no efluente aumenta de 50 para 800 mg L-1 (Renou et al 2008) Nestes
casos a precipitaccedilatildeo quiacutemica pode ser usada para aumentar o rendimento dos processos
bioloacutegicos
Adsorccedilatildeo
A adsorccedilatildeo de poluentes em carbono ativado em colunas ou na forma de poacute proporciona
uma melhor reduccedilatildeo dos niacuteveis de CQO bastante melhor que a resultante do uso de meacutetodos
quiacutemicos qualquer que seja a concentraccedilatildeo da mateacuteria orgacircnica A principal desvantagem
deste meacutetodo eacute a necessidade de regeneraccedilatildeo frequente das colunas ou em alternativa um
consumo elevado de carvatildeo ativado em poacute
A adsorccedilatildeo por carvatildeo ativado tem sido utilizado juntamente como o tratamento bioloacutegico
para o tratamento eficaz de lixiviado de aterro Os compostos natildeo biodegradaacuteveis a CQO
inerte e a cor podem ser reduzidas por este processo a niacuteveis aceitaacuteveis para lixiviados
tratados biologicamente (Renou et al 2008)
Air stripping
O esgotamento de soluccedilotildees eacute o meacutetodo mais comum para eliminar elevadas concentraccedilotildees de
azoto amoniacal no tratamento de aacuteguas residuais Por norma encontram-se niacuteveis elevados
de azoto amoniacal nos lixiviados e este meacutetodo pode ser bem sucedido para a eliminaccedilatildeo
deste poluente Para que este meacutetodo seja eficiente eacute necessaacuterio usar valores de pH elevados
e tratar o gaacutes libertado com H2SO4 ou HCl No entanto este meacutetodo apresenta alguns
inconvenientes nomeadamente o NH3 que eacute libertado para a atmosfera podendo causar um
grave problema de poluiccedilatildeo se o amoniacuteaco natildeo for bem absorvido nas soluccedilotildees de H2SO4 ou
HCl Outros problemas na torre de extraccedilatildeo satildeo causados pelo carbonato de caacutelcio utilizado
no ajuste do pH e a formaccedilatildeo de espumas o que impotildee a utilizaccedilatildeo de torres de extraccedilatildeo
grande (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
12
Oxidaccedilatildeo Quiacutemica
A oxidaccedilatildeo quiacutemica eacute um meacutetodo que pode ser usado para o tratamento de efluentes
contendo compostos refrataacuterios como os lixiviados Recentemente tem-se verificado um
interesse crescente em processos apelidados de processos oxidativos avanccedilados (POA) (Renou
et al 2008) A maioria deles com excepccedilatildeo da ozonizaccedilatildeo simples que utiliza apenas O3 usa
uma combinaccedilatildeo de oxidantes fortes tais como O3 e H2O2 irradiaccedilatildeo ultravioleta ultrasons
ou feixe de eletrotildees e catalisadores (iotildees metaacutelicos de transiccedilatildeo ou fotocalisadores) tais
como iotildees de ferro (oxidaccedilatildeo de Fenton) e TiO2 (Renou et al 2008 Vilar et al 2011 Cortez
et al 2011) No entanto verificam-se alguns inconvenientes na aplicaccedilatildeo de POAs dos quais
se destacam os consumos elevados de energia eleacutetrica e a necessidade de doses elevadas de
oxidante para ocorrer a mineralizaccedilatildeo completa dos poluentes tornando os processos
economicamente caros (Renou et al 2008 Wiszniowski et al 2006)
244 Tratamento por Membranas
A microfiltraccedilatildeo a nanofiltraccedilatildeo a ultrafiltraccedilatildeo e a osmose inversa satildeo os principais
processos de membrana aplicados no tratamento de lixiviado de aterros sanitaacuterios (Renou et
al 2008)
Microfiltraccedilatildeo
A microfiltraccedilatildeo eacute eficaz na remoccedilatildeo de coloides e de material em suspensatildeo Poreacutem natildeo
pode ser utilizado sozinho sendo usado como um preacute-tratamento de outro processo de
membranas como ultrafiltraccedilatildeo nanofiltraccedilatildeo e osmose inversa (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
13
Nanofiltraccedilatildeo
A tecnologia de nanofiltraccedilatildeo tem uma abordagem versaacutetil para alcanccedilar vaacuterios objetivos da
qualidade da aacutegua tais como controle de contaminantes orgacircnicos inorgacircnicos e
microbianos As membranas de nanofiltraccedilatildeo estudadas normalmente satildeo feitas de filmes
polimeacutericos com um cut-off molecular entre 200 e 2000 Da A alta taxa de rejeiccedilatildeo de iotildees
sulfatos e de mateacuteria orgacircnica dissolvida juntamente com a baixa rejeiccedilatildeo de cloreto de
soacutedio reduz o volume do concentrado Poreacutem a aplicaccedilatildeo bem sucedida desta tecnologia
requer um controlo eficaz das incrustaccedilotildees da membrana Na realidade um grande gama de
constituintes podem contribuir para a formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees na membrana como
substacircncias orgacircnicas e inorgacircnicas dissolvidas partiacuteculas coloidais e suspensas (Renou et al
2008)
Ultrafiltraccedilatildeo
A ultrafiltraccedilatildeo (UF) eacute eficaz para eliminar macromoleacuteculas e pequenas partiacuteculas mas eacute
fortemente dependente do tipo de material que constitui a membrana A UF por ser utilizada
como ferramenta para fracionar mateacuteria orgacircnica e tambeacutem avaliar a massa molecular
predominante de poluentes orgacircnicos Por outro lado testes do permeado da membrana pode
fornecer informaccedilatildeo sobre a recalcitracircncia e a toxicidade das fraccedilotildees permeadas (Renou et
al 2008)
Osmose Inversa
A osmose inversa (OI) parece ser um dos meacutetodos mais promissores e eficiente entre os novos
processos de tratamento de lixiviados No passado vaacuterios estudos realizados tanto em
laboratoacuterio como agrave escala industrial demonstraram elevados desempenhos da OI na
separaccedilatildeo de poluentes de lixiviados No entanto dois problemas foram identificados como
grandes inconvenientes para aplicaccedilatildeo destes processos no tratamento de lixiviados que satildeo
a formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees na membrana (impondo a necessidade de um preacute-tratamento
extensivo ou a limpeza quiacutemica das membranas resultando numa vida curta das membranas e
diminuindo a produtividade do processo) e a geraccedilatildeo de grande volume de concentrado (que
tem de ser descarregado ou ainda tratado) (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
14
245 Tratamentos Eletroquiacutemicos
Nos uacuteltimos anos meacutetodos eletroquiacutemicos foram aplicados no tratamento de mateacuteria orgacircnica
com elevada toxicidade e baixa degrabilidade bioloacutegica Meacutetodos tais como eletrocoagulaccedilatildeo
(EC) oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica e eletro-foto-oxidaccedilatildeo foram frequentemente utilizados no
tratamento de aacuteguas residuais origem tecircxtil e da industria do azeite No tratamento de
lixiviado estes meacutetodos tambeacutem se tornaram importantes Na maioria dos estudos
especialmente o meacutetodo de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica foi estudado com o objetivo de aumentar
a eficiecircncia do meacutetodo testando vaacuterios paracircmetros nomeadamente materiais do acircnodo que
tenham elevada atividade eletrocataliacutetica e elevado potencial de produccedilatildeo de oxigeacutenio ativo
(Atmaca 2009)
ElectrocuagulaccedilatildeoFlotaccedilatildeo
A eletrocoagulaccedilatildeo (EC) eacute uma teacutecnica eletroquiacutemica considerada bastante simples que
requer equipamento baacutesico e que pode reduzir consideravelmente a carga orgacircnica (Ilhan et
al 2008) A EC envolve a produccedilatildeo de coagulantes in situ por aplicaccedilatildeo de uma diferenccedila de
potencial entre os eleacutetrodos atraveacutes de uma fonte de corrente externa levando agrave oxidaccedilatildeo do
acircnodo (Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009) A quantidade de metal dissolvido ou depositado
depende da quantidade de eletricidade que passa atraveacutes da soluccedilatildeo (Liu et al 2010) A
reaccedilatildeo que descreve a oxidaccedilatildeo do metal M de que eacute formado o acircnodo eacute a seguinte
No acircnodo
(1)
No caacutetodo em meio aacutecido pode dar-se a reaccedilatildeo de formaccedilatildeo do H2 por reduccedilatildeo dos prototildees
(reaccedilatildeo 2) ou em meio alcalino por reduccedilatildeo da H2O (reaccedilatildeo 3) Em ambos os casos o pH
aumenta durante a eletroacutelise e os iotildees Fe2+ reagem para formar hidroacutexidos metaacutelicos (reaccedilatildeo
4)
(2)
(3)
(4)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
15
O OH- produzido na reaccedilatildeo 4 causa um aumento do pH durante a eletroacutelise (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Os metais mais usados como acircnodos satildeo o Fe e o Al dando origem respectivamente aos iotildees
Fe2+ e Al3+ que se hidrolizam imediatamente a ferro polimeacuterico ou hidroacutexido de alumiacutenio na
presenccedila de O2 Estes hidroacutexidos polimeacutericos como Fe(H2O)63+ Fe(H2O)5(OH)2+
Fe(H2O)4(OH)2+ Fe2(H2O)8(OH)24+ e Fe2(H2O)6(OH)4
4+ ou Al(OH)2+ Al(OH)2+ Al2(OH)2
4+Al(OH)4minus
Al6(OH)153+ Al7(OH)17
4+ satildeo excelentes agentes coagulantes Os gases envolvidos no eleacutectrodo
podem colapsar e causar flotaccedilatildeo das partiacuteculas coaguladas (Mollah et al 2004 Liu et al
2010)
(5)
(6)
Quando se utilizam acircnodos de ferro Fe(OH)3 precipita a pH superior a 55 (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Os prototildees produzidos nas reaccedilotildees 5 e 6 podem ser diretamente reduzidos a H2 gasoso no
caacutetodo segundo a reaccedilatildeo 7 (Ilhan et al 2008 Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009)
(7)
Em meio aacutecido a pH inferior a 5 eacute dissolvida uma quantidade de acircnodo de ferro maior do
que a esperada pela lei de Faraday devido ao ataque quiacutemico de prototildees (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Principais fatores que influenciam a EC
Densidade de Corrente
A densidade de corrente aplicada eacute importante na EC uma vez que eacute o uacutenico paracircmetro
operacional que pode ser controlado diretamente Neste sistema a densidade de corrente
determina a quantidade de iotildees Al3+ ou Fe2+ que satildeo libertados dos respetivos eleacutetrodos (Chen
2004)
Temperatura
A temperatura tem influecircncia na EC Estudos efetuados sobre a oxidaccedilatildeodissoluccedilatildeo de
acircnodos de Al no intervalo de temperatura de 2 a 90 ordmC concluiacuteram que a eficiecircncia de
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
16
corrente relativa ao acircnodo de Al aumenta rapidamente quando a temperatura da mistura
reacional varia de 2 a 30 ordmC O aumento da temperatura vai acelerar a velocidade de
destruiccedilatildeo da membrana de oacutexido aumentando a eficiecircncia de corrente Poreacutem quando a
temperatura sobe acima de 60 ordmC a eficiecircncia de corrente comeccedila a baixar Neste caso o
volume do coloacuteide Al(OH)3 diminui e os poros formados no acircnodo de Al fecham- se Estes
fatores devem ser responsaacuteveis pela diminuiccedilatildeo da eficiecircncia de corrente (Liu et al 2010
Chen 2004)
pH
O pH da soluccedilatildeo tem um papel importante nos processos de EC (Liu et al 2010) Os efeitos do
pH de misturas reacionais ou de aacuteguas residuais na EC refletem-se na eficiecircncia de corrente e
na solubilidade dos hidroacutexidos de metal formados
Geralmente a eficiecircncia de corrente dos processos de EC com alumiacutenio eacute mais elevada em
condiccedilotildees aacutecidas ou alcalinas do que em condiccedilotildees neutras O desempenho do tratamento
depende da natureza dos poluentes sendo a melhor remoccedilatildeo de poluente obtida a pH
proacuteximo de 7 O consumo de energia eacute no entanto maior a pH neutro devido agrave variaccedilatildeo da
condutividade Para condutividades elevadas o efeito de pH natildeo eacute significativo (Chen 2004)
Na gama de pH 4 ndash 9 formam-se Al(OH)2+ Al(OH)2+ Al2(OH)2
4+ Al(OH)3 e Al13(OH)327+ A
superfiacutecie destes compostos eacute carregada positivamente o que pode levar agrave neutralizaccedilatildeo
eletroquiacutemica por adsorccedilatildeo
A pH gt 10 forma-se maioritariamente Al(OH)4- e o efeito de coagulaccedilatildeo baixa rapidamente A
pH baixo Al3+ eacute o iatildeo maioritaacuterio e natildeo tem efeito coagulante
A evoluccedilatildeo de H2 no caacutetodo iraacute aumentar a concentraccedilatildeo de OH- Assim o pH na soluccedilatildeo
aquosa aumenta quando o pH da aacutegua original estaacute no intervalo 4 ndash 9 No entanto quando o
pH da aacutegua original eacute maior do que 9 o pH da aacutegua tratada iraacute diminuir (Liu et al 2010)
Materiais dos Eleacutetrodo
A Coagulaccedilatildeo Quiacutemica (CQ) e a EC baseiam-se no mesmo fenoacutemeno no qual as partiacuteculas
carregadas em suspensatildeo coloidal satildeo neutralizadas por colisatildeo muacutetua com iotildees de hidroacutexidos
metaacutelicos e aglomerados seguido de sedimentaccedilatildeo e flutuaccedilatildeo A diferenccedila entre EC e CQ eacute
principalmente a forma como o ferro ou alumiacutenio satildeo facultados agrave soluccedilatildeo A EC eacute um
processo que consiste em criar flocos de hidroacutexido metaacutelico por eletrodissoluccedilatildeo de acircnodos
soluacuteveis (Fe ou Al) enquanto que a CQ consiste em hidrolisar sais metaacutelicos de ferro ou
alumiacutenio sendo os sulfatos e os cloretos feacuterricos e de alumiacutenio os mais usados como
coagulantes no tratamento de aacutegua Algumas vantagens da EC relativamente CQ satildeo (Liu et
al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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1 Na coagulaccedilatildeo quiacutemica a hidroacutelise de sais metaacutelicos conduz a uma diminuiccedilatildeo do pH
sendo sempre necessaacuterio corrigir o pH do efluente A coagulaccedilatildeo quiacutemica eacute altamente
sensiacutevel agraves variaccedilotildees do pH e uma coagulaccedilatildeo eficaz eacute obtida a pH 6-7 Na
eletrocoagulaccedilatildeo o efeito da neutralizaccedilatildeo torna-se efetivo numa gama ampla de pH
entre 4 e 9
2 Os flocos formados pela EC apesar de similares aos da CQ tendem a ser maiores
contendo menos ligaccedilotildees com a aacutegua sendo resistentes ao aacutecido e muito mais
estaacuteveis A CQ eacute sempre seguida de uma sedimentaccedilatildeo e uma filtraccedilatildeo enquanto que
o processo de EC pode ser seguido pela sedimentaccedilatildeo ou flutuaccedilatildeo naturais As bolhas
de gaacutes produzidas durante a eletroacutelise podem levar os poluentes para a superfiacutecie da
soluccedilatildeo onde podem ser mais facilmente concentrados e removidos
3 As lamas formadas pela EC satildeo facilmente fixaacuteveis e faacuteceis de separar da aacutegua porque
satildeo compostas maioritariamente de oacutexidoshidroacutexidos metaacutelicos Apesar disto esta eacute
uma teacutecnica de baixa produccedilatildeo de lamas
4 O uso de produtos quiacutemicos eacute evitado no processo de EC Assim natildeo eacute preciso
neutralizar o excesso de quiacutemicos e eacute evitada uma poluiccedilatildeo secundaacuteria causada por
substacircncias quiacutemicas que satildeo adicionadas pois na EC apenas se verifica a
solubilizaccedilatildeo dos acircnodos
5 O processo de EC tem a vantagem de tratar o efluente com temperaturas baixas e
baixa turvaccedilatildeo Nestas condiccedilotildees a CQ tem dificuldade em encontrar um resultado
satisfatoacuterio
6 A EC requer equipamento simples e eacute faacutecil de operar
As principais desvantagens da EC satildeo (Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009)
Passivaccedilatildeo do acircnodo pela deposiccedilatildeo de lamas nos eleacutectrodos que pode inibir o
processo eletroliacutetico no modo de operaccedilatildeo contiacutenuo
Altas concentraccedilotildees de iotildees ferro e alumiacutenio no efluente que tecircm que ser removidas
posteriormente
Na Figura 3 apresenta-se um esquema do mecanismo reacional de eletrocoagulaccedilatildeo
eletrofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 3 - Esquema do processo de eletrocoagulaccedilatildeo (adaptado de Mollah et al 2004)
A eletrocoagulaccedilatildeo eacute eficiente na remoccedilatildeo de soacutelidos suspensos bem como oacuteleos e gorduras
Provou-se ser eficaz no tratamento de aacutegua potaacutevel para operaccedilotildees marinhas e mesmo para o
abastecimento de aacutegua para processos industriais (Chen 2004)
Oxidaccedilatildeo Eletroquiacutemica
A oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica tem sido amplamente investigada como um meio eficaz de controlo
de poluiccedilatildeo da aacutegua e no tratamento de aacuteguas residuais Uma vantagem importante da
oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute oxidar poluentes orgacircnicos em CO2 e aacutegua a fim de evitar um
problema de mudanccedila de uma fase para outra dos contaminantes Tambeacutem a operaccedilatildeo a
temperatura ambiente e pressatildeo atmosfeacuterica impede volatilizaccedilatildeo e a descarga dos resiacuteduos
que natildeo satildeo tratados e a reaccedilatildeo pode ser simplesmente terminada (Deng and Englehardt
2007) O processo de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute particularmente interessante uma vez que os
eletrotildees fornecidos permitem uma versaacutetil eficiente facilmente automatizaacutevel e limpa
tecnologia (Panizza et al 2010)
Nos uacuteltimos anos os processos oxidativos avanccedilados (POA) tecircm sido propostos como uma
alternativa eficiente e emergente para o tratamento de efluentes que contecircm poluentes
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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toacutexicos ou refrataacuterios Muitos processos tais como oxidaccedilatildeo de Fenton ozonizaccedilatildeo oxidaccedilatildeo
eletroquiacutemica e os seus processos combinados foram investigados (Zhou et al 2011)
Durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica os poluentes podem ser oxidados quer diretamente como
indiretamente (Deng and Englehardt 2007 Primo et al 2009 Zhang et al 2011) isto eacute no
acircnodo alguns compostos podem ser diretamente oxidados Aleacutem disso reaccedilotildees de oxidaccedilatildeo
podem ocorrer no seio da soluccedilatildeo atraveacutes de espeacutecies oxidantes geradas electroliticamente
Propotildee-se que a degradaccedilatildeo de amoniacuteaco ocorre principalmente devido ao processo de
oxidaccedilatildeo indirecta na presenccedila de iotildees cloreto No entanto a oxidaccedilatildeo de amoniacuteaco pode
levar a formaccedilatildeo de iotildees nitrato (Primo et al 2009)
A Figura 4 ilustra os diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo (Anglaba et al 2009)
Figura 4 - Diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica (a) oxidaccedilatildeo directa e (b) oxidaccedilatildeo indirecta (adaptado de Anglada et al 2009)
Na oxidaccedilatildeo direta os poluentes satildeo destruiacutedos diretamente na superfiacutecie do acircnodo e pode
tomar duas vias diferentes
Conversatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo apenas parcialmente oxidados (reaccedilatildeo
8) podendo ser necessaacuterio um tratamento subsequente
(8)
Combustatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo transformados em aacutegua dioacutexido de
carbono inorgacircnicos e outros componentes (reaccedilatildeo 9)
(9)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Na oxidaccedilatildeo indireta onde um mediador (HClO H2S2O8 HO e outros) eacute eletroquimicamente
gerado para efetuar a oxidaccedilatildeo (Deng and Englehardt 2007 Anglada et al 2009) As reaccedilotildees
responsaacuteveis pela oxidaccedilatildeo indireta durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica satildeo as seguintes (Deng
and Englehardt 2007)
Reaccedilotildees anoacutedicas
(10)
(11)
(12)
Reaccedilotildees no seio da soluccedilatildeo
(13)
(14)
Reaccedilotildees catoacutedicas
(15)
(16)
Eletro-Fenton
Existem sistemas hiacutebridos que consistem em processos de oxidaccedilatildeo diferentes tais como
oxidaccedilatildeo Fenton sendo um meacutetodo frequentemente usado com o objetivo de aumentara
eficiecircncia dos meacutetodos eletroquiacutemicos (Atmaca 2009)
O processo Fenton tem atraiacutedo grande interesse devido agrave sua capacidade de gerar radicais
hidroxilo (HO) atraveacutes da decomposiccedilatildeo de H2O2 por Fe2+ em condiccedilotildees aacutecidas Aleacutem disso
pode ser aplicada a uma vasta gama de poluentes orgacircnicos devido agrave sua simplicidade e
facilidade de aplicaccedilatildeo em condiccedilotildees suaves de temperatura e pressatildeo A eficiecircncia deste
processo pode ser consideravelmente melhorada pela aplicaccedilatildeo de eletricidade para gerar
radicais HO adicionais chamando assim processo eletro-Fenton O processo eletro-Fenton
inclui as vantagens combinadas de eletroquiacutemica e os meacutetodos de tratamento Fenton Este
processo permite a produccedilatildeo de mais radicais HO sendo reforccedilada a oxidaccedilatildeo dos compostos
orgacircnicos Em meio aacutecido o poder oxidante de H2O2 pode ser melhorado com o meacutetodo
eletro-Fenton onde uma pequena quantidade de Fe2+ eacute adicionada como catalisador na
soluccedilatildeo contaminada para gerar HO e Fe3+ das reaccedilotildees de Fenton (Mohajeri et al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 3 ndash Materiais e Meacutetodos
O efluente utilizado neste trabalho foi recolhido agrave entrada do tratamento bioloacutegico numa
ETRS A amostra recolhida foi caraterizada tendo em conta os seguintes paracircmetros CQO
COf soacutelidos totais (ST) soacutelidos suspensos (SS) soacutelidos dissolvidos (SD) azoto amoniacal (N-
NH3) e azoto de Kjeldhal (NTK) Todas as anaacutelises foram efetuadas de acordo com o Standard
Methods encontrando-se as teacutecnicas usadas respectivamente nos anexos 1 a 3 Durante os
ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo forma recolhidas amostras agraves quais foram efetuadas as seguintes
anaacutelises CQO Carbono Orgacircnico Filtrado (COf) Azoto Total (NT) pH e condutividade
Nos pontos seguintes descrevem-se os reagentes os meacutetodos e as teacutecnicas utilizadas ao longo
do trabalho
31 ndash Reagentes
Na Tabela 2 encontram-se listados os reagentes usados para as vaacuterias determinaccedilotildees
analiacuteticas bem como o seu grau de pureza e marca
Tabela 2 ndash Reagentes utilizados na eletrocoagulaccedilatildeo e nos meacutetodos de anaacutelise
Reagentes Grau de Pureza Marca
Ensaios de EC e
determinaccedilotildees COf H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
CQO
K2Cr2O7 99 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
Ag2SO4 985 Carlo Erba
HgSO4 99 Fluka
FeH20N2O14S2 995 Merck
N-NH3 e TKN
NaOH 98 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
H3BO3 998 Panreac
K2SO4 998 AnalaR NORMAPUR
CuSO4 99-1005 Merck
Na2S2O3 1004 AnalaR NORMAPUR
Na2B4O7middot10H2O 995-105 Scharlau
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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32 ndash Paracircmetros de Controlo
Todos os paracircmetros de controlo foram determinados de acordo os meacutetodos que se encontram
nos anexos 1 a 3
Carecircncia Quiacutemica de Oxigeacutenio
A CQO foi determinada em todas as amostras apoacutes o ensaio de EC A determinaccedilatildeo foi atraveacutes
do meacutetodo tritrimeacutetrico em refluxo fechado (anexo 1)
O digestor utilizado foi um Spectroquant TR 420 e o titulador automaacutetico foi da Metrohm 876
Dosimat plus
Carbono Orgacircnico filtrado e Azoto total
O COf e o azoto total foram determinados em todas as amostras apoacutes o tratamento de EC
utilizando o equipamento Total Organic Carbon Analyzer da Shimadzu TOC-V CSH O meacutetodo
usado para determinar este paracircmetro foi o meacutetodo da combustatildeo a alta temperatura Antes
de proceder agrave medida do COf no referido aparelho as amostras da EC foram filtradas com
filtros de 1 μm e acidificadas com H2SO4 de forma a atingir pH 3 ndash 4
pH
Mediu-se o pH das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC no equipamento pHmeter
HI 931400
Condutividade
As medidas de condutividade das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC foram
efetuadas com um condutiviacutemetro Mettler Toledo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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33 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Apoacutes a caraterizaccedilatildeo inicial das amostras realizaram-se os ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo com
o objetivo de precipitar a mateacuteria suspensa e dissolvida existente no lixiviado Numa
primeira fase de tratamento com EC foram feitos ensaios de otimizaccedilatildeo das condiccedilotildees a
aplicar tendo-se variado primeiro a diferenccedila de potencial aplicada (entre 6 e 12 V)
Verificou-se que natildeo havia uma boa reprodutibilidade das condiccedilotildees experimentais pelo que
se passou a aplicar uma intensidade de corrente constante 25 A apresentando-se nesta
dissertaccedilatildeo apenas estes uacuteltimos resultados Foram realizados ensaios de 3 horas a pH
natural pH 6 e a pH 4 com agitaccedilatildeo (100 rpm) e sem agitaccedilatildeo com diluiccedilatildeo (12) e sem
diluiccedilatildeo A Fabela 3 apresenta um resumo dos ensaios realizados Todos os ensaios foram
repetidos tendo sido efetuados dois a cinco ensaios para cada condiccedilatildeo experimental a
testar e as amostras recolhidas a intervalos de tempo diferentes para inferir da
reprodutibilidade dos resultados experimentais O tratamento foi realizado com acircnodos e
caacutetodos de ferro ambos com aacutereas de 40 cm2 A Figura 5 ilustra o esquema de montagem
experimental usada na EC
Figura 5 - Montagem experimental usada no tratamento de EC Legenda 1 ndash Fonte de alimentaccedilatildeo
2 ndash Eleacutetrodos de ferro 3 ndash Ceacutelula contendo o lixiviado 4 ndash Agitador magneacutetico 5 ndash Placa de agitaccedilatildeo
0000
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 3 ndash Resumo das vaacuterias condiccedilotildees aplicadas ao longo dos ensaios realizados com uma intensidade
de corrente aplicada de 25 A
Diluiccedilatildeo Agitaccedilatildeo pH inicial
11
sem 4
sem 6
sem natural (83)
Com (100 rpm) natural (8hellip)
12 sem natural (83)
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Capiacutetulo 4 ndash Resultados e Discussatildeo
Este capiacutetulo encontra-se dividido em duas partes a primeira onde satildeo apresentados os
resultados obtidos nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo das amostras de lixiviado e a segunda
que conteacutem caacutelculos relacionados com remoccedilotildees especiacuteficas de carga orgacircnica por consumo
de ferro e de energia eleacutetrica
As amostras utilizadas neste estudo foram obtidas no aterro sanitaacuterio da Resistrela na
Capinha Concelho do Fundatildeo As amostras foram recolhidas no tanque de equalizaccedilatildeo agrave
entrada do tratamento bioloacutegico aiacute existente em Fevereiro de 2012 Nas Tabelas 4 e 5
apresentam-se os resultados obtidos na caracterizaccedilatildeo da amostra recolhida Para a
determinaccedilatildeo da CQO e do COf foram ensaiadas diferentes diluiccedilotildees tendo-se verificado que
as mais adequadas eram respetivamente 150 e 1200 Esta eacute uma amostra tiacutepica de um
lixiviado novo dada a sua CQO
Tabela 4 ndash Resultados de CQO e COf obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Diluiccedilatildeo CQO CQO mg O2L-1 Diluiccedilatildeo COf COf mgL-1
150 17622
1100 7196
125 17517
120 17515 1200 7310
110 10325
Tabela 5 ndash Resultados de condutividade pH ST SS SD azoto amoniacal e azoto total de Kjeldahl
obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Condutividade (15 ordmC) mscm-1 pH STgL-1 SSgL-1 SDgL-1 N-NH3
mgL-1
NTK
mgL-1
294 837 2370 115 2270 4485 5141
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26
41 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Nesta secccedilatildeo encontram-se os resultados obtidos para as diferentes condiccedilotildees experimentais
ensaiadas tal como se encontra descrito na Tabela 3 Tal como jaacute foi referido anteriormente
todos os ensaios aqui apresentados foram realizados a uma intensidade de corrente aplicada
de 25 A
Cada uma das diferentes condiccedilotildees experimentais ensaiadas for repetida uma ou vaacuterias
vezes Para evitar grandes variaccedilotildees no volume dos ensaios e em simultacircneo haver
determinaccedilotildees da CQO a intervalos de tempos reduzidos as amostras em cada uma das
repeticcedilotildees foram recolhidas a tempos diferentes Deste modo por vezes para um
determinado tempo temos apenas um valor do paracircmetro em estudo ao qual continuamos a
chamar incorretamente ldquomeacutediardquo e para o qual consequentemente natildeo existe desvio
padratildeo A esses valores meacutedios da CQO foram ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau Na realidade
em alguns dos casos o ajuste de uma exponencial ou equaccedilatildeo do 2ordm grau podia ter sido
conseguido com resultados igualmente bons Contudo por razotildees de consistecircncia foram
sempre ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau
Para os outros paracircmetros de anaacutelise usados neste estudo COf NT pH e condutividade as
determinaccedilotildees natildeo foram tatildeo exaustivas apesar de terem sido calculadas sempre para mais
do que um ensaio Contudo seratildeo apresentados apenas os resultados para o ensaio em que
foram recolhidas mais amostras e que portanto apresenta um maior nuacutemero de resultados
411 ndash Amostras sem diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC agraves amostras de lixiviado sem diluiccedilatildeo a pH inicial natural com
e sem agitaccedilatildeo e a pH 6 e pH 4 sem agitaccedilatildeo Nas duas sub-secccedilotildees seguintes apresentam-
se respetivamente os resultados obtidos para a variaccedilatildeo ao longo do tempo da CQO e dos
restantes paracircmetros controlados COf NT condutividade e pH
4111 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo da CQO
Ensaios a pH natural sem agitaccedilatildeo
Realizaram-se 6 ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo de forma a determinar a evoluccedilatildeo
da CQO ao longo do tempo de ensaio Os resultados obtidos encontram-se na Tabela 6 e na
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
27
Figura 6 que tambeacutem contecircm informaccedilatildeo relativa agrave meacutedia e ao desvio padratildeo para os
resultados obtidos nos diferentes ensaios
Tabela 6 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo com a
respetiva meacutedia e desvio padratildeo
CQO g O2L
-1
t min A B C D E F Meacutedia DP
0 1851 1758 1866 1717 1775 1799 1794 057
10 1737
1683
1710 038
20 1701 1647
1674 038
30 1571
1522
1546 035
40 1593 1465 1499
1519 066
50 1411
1411
60 1350 1336
1328 1286 1331 1326 024
80 1278 1199 1300
1259 053
100 1244 1074
938
1085 153
120 1109 951 996
823 955 967 103
130
993
993
140
796 798
797 002
150
787 724
756 045
160
783 669
726 080
170
794 722
758 051
180
697 707 584 727 679 064
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
28
Figura 6 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo para as amostras recolhidas no ensaio de EC a pH natural
sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios A a F realizados
Consultando a Tabela 6 podemos concluir que em meacutedia para as 3 h de ensaio foram
removidos cerca de 11 g O2L-1 o que corresponde a uma remoccedilatildeo de CQO de 62
A anaacutelise da Figura 6 permite verificar que para o tempo de 180 minutos se comeccedila a verificar
a tendecircncia para a formaccedilatildeo de um patamar na curva ajustada aos dados experimentais o que
significa que se estaacute perto de se atingir o maacuteximo de remoccedilatildeo de CQO com uma eficiecircncia
energeacutetica aceitaacutevel
Ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo
Nos 4 ensaios de EC realizados a pH natural com agitaccedilatildeo (100 rpm) cujos resultados de CQO
se encontram na Tabela 7 e na Figura 7 verifica-se tal como no caso anterior uma boa
reprodutibilidade dos resultados A curva ajustada agrave meacutedia dos resultados apresenta uma
clara tendecircncia para formar um patamar a tempo inferior ao verificado no ensaio sem
agitaccedilatildeo Este facto traduz-se numa remoccedilatildeo de CQO menor que foi aqui de apenas 36 ao
fim de 3 h
Nestes ensaios pretendia-se minimizar problemas de passivaccedilatildeo do eleacutetrodo aumentando a
eficiecircncia EC Poreacutem a remoccedilatildeo da CQO foi menor provavelmente porque a agitaccedilatildeo
destruiacutea os flocos formados
y = 5E-07x3 - 4E-05x2 - 0071x + 17896 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
A
B
C
D
E
F
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
29
Tabela 7 ndash Resultados da variaccedilatildeo da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC
realizados a pH natural com agitaccedilatildeo
CQO g O2L-1
t min G H I J Meacutedia DP
0 1736 1817 1845 1698 1774 069
10
1800
1592 1696 147
30
1645
1529 1587 082
40 1601
1429 1515 121
60
1523 1445
1484 055
80 1381
1262 1321 084
100
1341
1212 1276 091
120 1218
1229
1224
130 1213
1125 1169 062
140 1236 1270
1253
150 1094
1087 1090
160 1086 1150
1118
170 1138 1193
1166
180 1138 1264 1196 965 1141 128
Figura 7 ndash Valores da CQO das amostras recolhidas ao longo do tempo nos ensaios de EC realizados a pH
natural com agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
y = 3E-07x3 + 8E-05x2 - 00603x + 17635 Rsup2 = 097
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
G
H
I
J
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Ensaios a pH 6 sem agitaccedilatildeo
Para os 4 ensaios de EC realizadas a pH inicial 6 sem agitaccedilatildeo cujos resultados da CQO para
as amostras recolhidas se encontram na Tabela 8 e Figura 8 o pH da amostra foi ajustado
com H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC
Mais uma vez foi obtido o ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos resultados experimentais
com uma boa correlaccedilatildeo observando-se a formaccedilatildeo de um patamar para tempos superiores a
160 min A remoccedilatildeo total de CQO nas 3 h de ensaios foi de 64 ligeiramente superior ao
valor observando para o ensaio em que natildeo foi efetuada correccedilatildeo ao pH inicial da suspensatildeo
Tabela 8 ndash Resultados de CQO obtidos para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a pH 6
sem agitaccedilatildeo bem como a meacutedia e o desvio padratildeo para esses resultados
CQO g O2L
-1
t min K L M N Meacutedia DP
0 1758 1758 1848 1758 1780 045
10 1726
1758
1742 023
30
1544 1567 1555 016
40
1379
1379
60 1119
1206 1242 1189 063
80
986
1099 1043 081
100 810
904
857 066
120
831
826 828 003
130
721
721
140 647 683 733
687 043
150 624 691 719
678 049
160 628 591 731
650 073
170 630 595 707
644 057
180 635 598 689 607 632 041
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
31
Figura 8 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo par os diferentes ensaios de EC realizados a pH 6 sem
agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
Ensaios a pH 4 sem agitaccedilatildeo
Foram realizados 3 ensaios de EC a pH inicial 4 tendo-se efetuado a correccedilatildeo ao pH com
H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC Os resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO nos
diferentes ensaios encontram-se na Tabela 9 e na Figura 9 A meacutedia e o desvio padratildeo
apresentados na tabela foram calculados apenas com dois dos ensaios O e P uma vez que os
resultados obtidos no ensaio Q se afastam muito dos obtidos nos outros ensaios tal como se
pode verificar na Figura 9 Este resultado diferente ainda que com um andamento idecircntico
deve estar relacionado com algum erro experimental cometido
Uma equaccedilatildeo do 3ordm grau tambeacutem se ajusta com uma boa correlaccedilatildeo agrave meacutedia dos resultados
experimentais obtidos apresentando uma espeacutecie de patamar inicial para aleacutem do jaacute
habitual patamar final O andamento inicial da curva deve estar relacionado com a formaccedilatildeo
no iniacutecio do ensaio de partiacuteculas muito finas que vatildeo posteriormente dar origem aos
agregados que sedimentam Estas partiacuteculas finas levam mais tempo a sedimentar e
ldquocontaminamrdquo com mais facilidade as amostras recolhidas para a determinaccedilatildeo da CQO
dando origem a valores mais elevados
No cocircmputo geral a remoccedilatildeo da CQO foi inferior agrave dos outros ensaios realizados sem
agitaccedilatildeo tendo sido de 53
y = 1E-06x3 + 6E-05x2 - 01082x + 18182 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
K
L
M
N
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 9 ndash Resultados da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC realizados a pH 4
sem agitaccedilatildeo
CQO mg L-1
t min O P Q Meacutedia DP
0 1466 1342 1448 1404 067
10
1361 1491 1361 092
30
1363 1532 1363 120
40
1384
60
1074
1074
80 1071
1293 1071 157
100
813 1180 813 259
120 731
1062 731 234
130 679
679
140 721 635 1132 678 265
150 590 682
636 065
160 586 641 889 613 162
170 604 634
619 022
180 494 574 920 534 227
Figura 9 ndash Valores da CQO para as amostras recolhidas ao longo do tempo de EC para o ensaio realizado
a pH 4 sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia dos ensaios O e P
y = 2E-06x3 - 00006x2 - 00205x + 14095 Rsup2 = 098
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
O
P
Q
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
33
4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade
e pH
Na Tabela 10 e na Figura 10 encontram-se os resultados obtidos para as variaccedilotildees de COf e de
NT nos ensaios realizados a pH natural sem e com agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo As
remoccedilotildees globais de COf para as diferentes condiccedilotildees experimentais apresentam posiccedilotildees
relativas semelhantes agraves observadas para a CQO o que eacute explicado pelo facto da remoccedilatildeo da
carga orgacircnica nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo se dar essencialmente por
floculaccedilatildeocoagulaccedilatildeo com apenas uma reduzida remoccedilatildeo de carga orgacircnica por oxidaccedilatildeo
anoacutedica
Quanto agraves remoccedilotildees de azoto total satildeo bastante mais reduzidas e com um padratildeo idecircntico ao
observado pelo COf e pela CQO Esta menor remoccedilatildeo do NT pode estar relacionada com o
facto do azoto total englobar diferentes formas de azoto e o processo de EC poder ser mais
adequado para a remoccedilatildeo de algumas das formas
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH independentemente do seu valor inicial observa-se um aumento ao
longo dos ensaios sendo o valor final do pH das suspensotildees ao fim de 3 h de
aproximadamente 13 Esta subida do pH estaacute relacionada com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que
estatildeo na base da formaccedilatildeo de flocos e que iraacute levar agrave remoccedilatildeo da carga orgacircnica da
suspensatildeo
Em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo da condutividade ao longo dos ensaios observam-se que ao longo dos
ensaios realizados a diferentes condiccedilotildees experimentais sucessivos aumentos e reduccedilotildees
Estes periacuteodos devem estar relacionados respetivamente com fases de maior formaccedilatildeo de
hidroacutexidos com elevada condutividade com fases de formaccedilatildeo de flocos e consequente
precipitaccedilatildeo e reduccedilatildeo de condutividade
Tabela 10 - Remoccedilotildees de COf e de NT obtidas nos ensaios de EC a pH natural sem e com
agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo
Remoccedilatildeo COf NT
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 60 37
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo 100 rpm 50 28
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo 70 43
2611 - pH 4 - s agitaccedilatildeo 57 33
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
34
Figura 10 ndash Variaccedilatildeo da COf e NT relativos no tempo para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a)
pH natural sem agitaccedilatildeo b) pH 6 sem agitaccedilatildeo c) pH 4 sem agitaccedilatildeo d) pH natural com agitaccedilatildeo
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
Tempo minutos
pH natural com agitaccedilatildeo
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH natural
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempominutos
pH 6
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH 4
COf NT
a) b)
c) d)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 11 ndash Valores da condutividade e do pH para as amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC
realizados sem agitaccedilatildeo a) pH natural b) pH 6 e c) pH 4
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12 com o objetivo de estudar o
efeito da diluiccedilatildeo sobre a eficiecircncia do meacutetodo Na Tabela 11 e na Figura 12 encontram-se os
resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo de ensaio para os dois testes
realizados bem como a meacutedia e o desvio padratildeo dos dados recolhidos Observa-se uma
grande dispersatildeo de resultados na parte final do ensaio apoacutes 2 h que se traduz num
coeficiente de correlaccedilatildeo da equaccedilatildeo de 3ordf ordem ajustada aos dados experimentais pior
que os anteriores Para este resultado tambeacutem teraacute contribuiacutedo o facto de apenas se terem
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 6
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 4
Cond
pH
pH
a) b)
c)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
36
realizado 2 ensaios Tal como nos casos anteriores observou-se a tendecircncia para a formaccedilatildeo
de um patamar na curva ajustada para tempos superiores a 2 h
Apesar da remoccedilatildeo da CQO ter sido de cerca de 72 valor mais elevado do que nos ensaios
sem diluiccedilatildeo note-se que a remoccedilatildeo absoluta de CQO for muito inferior tendo sido cerca de
6 g Lmdash1 quando nos casos anteriores se tinham observado valores superiores a 11 g Lmdash1
Tabela 11 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
CQO g O2L
-1
t min R S Meacutedia DP
0 785 900 843 081
10
866 866
30 601 669 635 049
60
538 538
100 379 449 414 050
120 293
293
130 270
270
140 281 350 315 049
150 201 346 273 102
160 200 360 280 114
170 197 382 290 131
180 162 314 238 108
Figura 12 ndash Variaccedilatildeo da CQO das amostras recolhidas ao longo da EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
y = -8E-08x3 + 00002x2 - 00704x + 8727 Rsup2 = 098
00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
R
S
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
37
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH ao longo dos ensaios (Figura 13) foi idecircntica agrave dos ensaios sem
diluiccedilatildeo ie aumentou durante o ensaio ateacute atingir o valor de aproximadamente 13 e
mantendo-se nesse valor ateacute ao fim do ensaio A variaccedilatildeo da condutividade (Figura 13)
apresentou tambeacutem um comportamento semelhante ao dos ensaios sem diluiccedilatildeo embora com
variaccedilotildees menos bruscas o que eacute normal pois a concentraccedilatildeo de poluentes existentes e
hidroacutexidos formados estaacute reduzida a metade
Figura 13 ndash Variaccedilatildeo da condutividade e do pH ao longo EC realizado a pH natural com diluiccedilatildeo de 12
sem agitaccedilatildeo
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados
Na Figura 14 comparam-se as remoccedilotildees relativas de CQO de COf e de NT para os ensaios
realizados a diferentes valores de pH inicial sem agitaccedilatildeo Verifica-se que as maiores
remoccedilotildees de CQO foram obtidas para pH inicial natural e 6 A este uacuteltimo pH tambeacutem se
observaram as maiores remoccedilotildees absolutas de COf e de TN
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural com diluiccedilatildeo
Cond pH
pH
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
38
Figura 14 - Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e NT obtidas apoacutes 3h de tratamento de EC a pH
inicial natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo
Quando se comparam os ensaios realizados a pH natural com e sem agitaccedilatildeo (Figura 15)
observam-se remoccedilotildees absolutas de CQO de COf e de NT superiores para o ensaio realizado
sem agitaccedilatildeo Efetivamente a agitaccedilatildeo parece natildeo favorecer a formaccedilatildeo dos flocos ou
mesmo provocar a sua desagregaccedilatildeo
Aparentemente o facto de diluir o lixiviado original antes de efetuar o ensaio de
eletrocoagulaccedilatildeo tambeacutem natildeo introduz alteraccedilotildees positivas nos resultados pois a diluiccedilatildeo
leva a que as remoccedilotildees absolutas dos paracircmetros em anaacutelise decresccedilam significativamente
(Figura 16) O efeito da concentraccedilatildeo parece ser de extrema importacircncia sendo que quando
a concentraccedilatildeo eacute superior se devem formar flocos com massa criacutetica para sedimentarem com
maior facilidade
Na Figura 17 faz-se uma anaacutelise da remoccedilatildeo absoluta da CQO nas diferentes horas de ensaio
para os testes realizados a diferentes valores de pH inicial com e sem agitaccedilatildeo Verifica-se
que
A pH natural sem agitaccedilatildeo a remoccedilatildeo da CQO eacute a mais regular ao longo do tempo
Para os ensaios realizados a pH inicial 4 e 6 a remoccedilatildeo para a 3ordf hora eacute bastante
inferior agraves remoccedilotildees obtidas para as duas primeiras horas
Nos ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo a remoccedilatildeo durante a 3ordf hora eacute
miacutenima natildeo se justificando o prolongamento do ensaio para aleacutem de 2 h
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
39
verificamos uma remoccedilatildeo mais elevada da CQO na primeira hora de ensaio a pH 6 sem
agitaccedilatildeo Relativamente agrave segunda hora natildeo se verifica diferenccedilas significativas No entanto
na 3ordf hora verifica-se uma maior remoccedilatildeo no ensaio a pH natural sem agitaccedilatildeo
Figura 15 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC a pH inicial
natural com e sem agitaccedilatildeo
Figura 16 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC realizada a pH
inicial natural com e sem diluiccedilatildeo da amostra inicial
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 11 - pH natural - c agitaccedilatildeo 100 rpm
X0-X
CQO
COf
NT
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 12 - pH natural - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
40
Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
41
Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
54
Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
55
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
61
Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
62
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
9
2008) No entanto este meacutetodo pode ser aplicado apenas no tratamento de lixiviados jovens
uma vez que aiacute a concentraccedilatildeo de metais pesados eacute baixa a reduzida biodegrabilidade dos
outros tipos de lixiviados impede que este processo seja efetivo (Zhao et al 2010a)
Tratamento Aeroacutebio
O tratamento aeroacutebio deve permitir uma reduccedilatildeo parcial de poluentes orgacircnicos
biodegradaacuteveis e tambeacutem deve conduzir agrave nitrificaccedilatildeo do azoto amoniacal Os processos
bioloacutegicos aeroacutebios baseados no crescimento de biomassa suspensa tais como lagoas
arejadas lamas ativadas e reatores descontiacutenuos sequenciais (SBR) tecircm sido amplamente
estudados e aplicados (Renou et al 2008)
As lagoas arejadas satildeo geralmente vistas como um meacutetodo eficaz para a remoccedilatildeo de agentes
patogeacutenicos compostos orgacircnicos e inorgacircnicos e de custos de operaccedilatildeo e manutenccedilatildeo
reduzidos Estes atributos fazem delas escolhas populares para o tratamento de aacuteguas
residuais (Renou et al 2008)
O processo de lamas ativadas eacute muito aplicado como tratamento de aacuteguas residuais e como
co-tratamento de lixiviados e esgoto No entanto nas ultimas deacutecadas este meacutetodo mostrou
ser insuficiente para lidar com lixiviados de aterros sanitaacuterios apesar de poder ser eficiente
na remoccedilatildeo de carbono orgacircnico nutrientes e teor de azoto apresenta demasiadas
desvantagens tais como (Renou et al 2008)
sedimentaccedilatildeo inadequada e necessidade de mais arejamento
alto custo energeacutetico e produccedilatildeo de lamas
inibiccedilatildeo microbiana devido agrave elevada concentraccedilatildeo de azoto amoniacal
O sistema SBR eacute adequado para os processos nitrificaccedilatildeo e desnitrificaccedilatildeo uma vez que
fornece um regime de exploraccedilatildeo compatiacutevel com a oxidaccedilatildeo do carbono orgacircnico e a
nitrificaccedilatildeo A grande flexibilidade deste processo eacute particularmente importante quando se
considera o tratamento de lixiviados com um elevado grau de variabilidade em termos de
qualidade e quantidade (Renou et al 2008)
Tratametno Anaeroacutebio
O tratamento anaeroacutebio eacute adequado para tratar efluentes de elevada carga orgacircnica tais
como lixiviados de aterros jovens Contrariamente aos processos aeroacutebios a digestatildeo
anaeroacutebia conserva energia e produz muito poucos soacutelidos embora as velocidades de reaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
10
sejam baixas Aleacutem disso eacute possiacutevel utilizar o metano produzido para aquecer o digestor que
trabalha geralmente a 35 ordmC (Wiszniowski et al 2006 Renou et al 2008) Podem ser
utilizados diferentes reatores tais como filtros anaeroacutebios reactores descontiacutenuos
sequenciais anaeroacutebios (SBRA) (Wiszniowski et al 2006)
As principais vantagens deste processo satildeo (Wiszniowski et al 2006)
a elevada eficiecircncia na remoccedilatildeo de substrato (gt 90 de BOD)
ser necessaacuterio um teor reduzido de foacutesforo como nutriente para o crescimento das
bacteacuterias anaeroacutebias
uma produccedilatildeo reduzida de lamas
um baixo consumo energeacutetico
a produccedilatildeo de biogaacutes que pode ser reaproveitada
As principais desvantagens residem (Wiszniowski et al 2006)
nos metais pesados podem dificultar a digestatildeo
na toxicidade do amoniacuteaco e na dificuldade em eliminaacute-lo
no facto de ser sensiacutevel a alteraccedilotildees de pH e de temperatura
243 Tratamentos Fiacutesico-Quiacutemicos
Coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
A coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo tem sido utilizada para remoccedilatildeo de CQO cor turbidez e SS (Bashir
et al 2009) Pode ser utilizada com sucesso no tratamento de lixiviados de aterros velhos Eacute
muito usada como um preacute-tratamento para a osmose inversa ou o tratamento bioloacutegico ou
como um passo de tratamento de polimento final a fim de remover mateacuteria orgacircnica natildeo
biodegradaacutevel O sulfato de alumiacutenio o sulfato ferroso e o sulfato-cloro feacuterrico tem sido os
coagulantes mais usados embora possam ser usados poliacutemeros sinteacuteticos e biofloculantes
Existem trabalhos publicados da accedilatildeo de biofloculantes em comparaccedilatildeo com os coagulantes
inorgacircnicos tradicionais para a diminuiccedilatildeo de aacutecidos huacutemicos (Renou et al 2008)
Vaacuterios estudos tecircm sido relatados na anaacutelise de coagulaccedilatildeo-floculaccedilatildeo para o tratamento de
lixiviados visando a otimizaccedilatildeo do processo ou seja a seleccedilatildeo do coagulante mais
apropriado a identificaccedilatildeo das melhores condiccedilotildees experimentais e a avaliaccedilatildeo do pH oacutetimo
Poreacutem este tratamento apresenta desvantagens como a produccedilatildeo de lamas consistentes e o
aumento da concentraccedilatildeo de alumiacutenio ou ferro na fase liacutequida (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
11
Precipitaccedilatildeo Quiacutemica
A precipitaccedilatildeo quiacutemica tem sido muito utilizada como preacute-tratamento com o objetivo de
remover o azoto amoniacal Alguns estudos confirmaram que o desempenho do processo de
lamas ativadas poderia ser significativamente afetado por uma elevada concentraccedilatildeo de
azoto amoniacal pois a remoccedilatildeo de CQO diminui de 95 para 79 quando a concentraccedilatildeo de
azoto amoniacal no efluente aumenta de 50 para 800 mg L-1 (Renou et al 2008) Nestes
casos a precipitaccedilatildeo quiacutemica pode ser usada para aumentar o rendimento dos processos
bioloacutegicos
Adsorccedilatildeo
A adsorccedilatildeo de poluentes em carbono ativado em colunas ou na forma de poacute proporciona
uma melhor reduccedilatildeo dos niacuteveis de CQO bastante melhor que a resultante do uso de meacutetodos
quiacutemicos qualquer que seja a concentraccedilatildeo da mateacuteria orgacircnica A principal desvantagem
deste meacutetodo eacute a necessidade de regeneraccedilatildeo frequente das colunas ou em alternativa um
consumo elevado de carvatildeo ativado em poacute
A adsorccedilatildeo por carvatildeo ativado tem sido utilizado juntamente como o tratamento bioloacutegico
para o tratamento eficaz de lixiviado de aterro Os compostos natildeo biodegradaacuteveis a CQO
inerte e a cor podem ser reduzidas por este processo a niacuteveis aceitaacuteveis para lixiviados
tratados biologicamente (Renou et al 2008)
Air stripping
O esgotamento de soluccedilotildees eacute o meacutetodo mais comum para eliminar elevadas concentraccedilotildees de
azoto amoniacal no tratamento de aacuteguas residuais Por norma encontram-se niacuteveis elevados
de azoto amoniacal nos lixiviados e este meacutetodo pode ser bem sucedido para a eliminaccedilatildeo
deste poluente Para que este meacutetodo seja eficiente eacute necessaacuterio usar valores de pH elevados
e tratar o gaacutes libertado com H2SO4 ou HCl No entanto este meacutetodo apresenta alguns
inconvenientes nomeadamente o NH3 que eacute libertado para a atmosfera podendo causar um
grave problema de poluiccedilatildeo se o amoniacuteaco natildeo for bem absorvido nas soluccedilotildees de H2SO4 ou
HCl Outros problemas na torre de extraccedilatildeo satildeo causados pelo carbonato de caacutelcio utilizado
no ajuste do pH e a formaccedilatildeo de espumas o que impotildee a utilizaccedilatildeo de torres de extraccedilatildeo
grande (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
12
Oxidaccedilatildeo Quiacutemica
A oxidaccedilatildeo quiacutemica eacute um meacutetodo que pode ser usado para o tratamento de efluentes
contendo compostos refrataacuterios como os lixiviados Recentemente tem-se verificado um
interesse crescente em processos apelidados de processos oxidativos avanccedilados (POA) (Renou
et al 2008) A maioria deles com excepccedilatildeo da ozonizaccedilatildeo simples que utiliza apenas O3 usa
uma combinaccedilatildeo de oxidantes fortes tais como O3 e H2O2 irradiaccedilatildeo ultravioleta ultrasons
ou feixe de eletrotildees e catalisadores (iotildees metaacutelicos de transiccedilatildeo ou fotocalisadores) tais
como iotildees de ferro (oxidaccedilatildeo de Fenton) e TiO2 (Renou et al 2008 Vilar et al 2011 Cortez
et al 2011) No entanto verificam-se alguns inconvenientes na aplicaccedilatildeo de POAs dos quais
se destacam os consumos elevados de energia eleacutetrica e a necessidade de doses elevadas de
oxidante para ocorrer a mineralizaccedilatildeo completa dos poluentes tornando os processos
economicamente caros (Renou et al 2008 Wiszniowski et al 2006)
244 Tratamento por Membranas
A microfiltraccedilatildeo a nanofiltraccedilatildeo a ultrafiltraccedilatildeo e a osmose inversa satildeo os principais
processos de membrana aplicados no tratamento de lixiviado de aterros sanitaacuterios (Renou et
al 2008)
Microfiltraccedilatildeo
A microfiltraccedilatildeo eacute eficaz na remoccedilatildeo de coloides e de material em suspensatildeo Poreacutem natildeo
pode ser utilizado sozinho sendo usado como um preacute-tratamento de outro processo de
membranas como ultrafiltraccedilatildeo nanofiltraccedilatildeo e osmose inversa (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
13
Nanofiltraccedilatildeo
A tecnologia de nanofiltraccedilatildeo tem uma abordagem versaacutetil para alcanccedilar vaacuterios objetivos da
qualidade da aacutegua tais como controle de contaminantes orgacircnicos inorgacircnicos e
microbianos As membranas de nanofiltraccedilatildeo estudadas normalmente satildeo feitas de filmes
polimeacutericos com um cut-off molecular entre 200 e 2000 Da A alta taxa de rejeiccedilatildeo de iotildees
sulfatos e de mateacuteria orgacircnica dissolvida juntamente com a baixa rejeiccedilatildeo de cloreto de
soacutedio reduz o volume do concentrado Poreacutem a aplicaccedilatildeo bem sucedida desta tecnologia
requer um controlo eficaz das incrustaccedilotildees da membrana Na realidade um grande gama de
constituintes podem contribuir para a formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees na membrana como
substacircncias orgacircnicas e inorgacircnicas dissolvidas partiacuteculas coloidais e suspensas (Renou et al
2008)
Ultrafiltraccedilatildeo
A ultrafiltraccedilatildeo (UF) eacute eficaz para eliminar macromoleacuteculas e pequenas partiacuteculas mas eacute
fortemente dependente do tipo de material que constitui a membrana A UF por ser utilizada
como ferramenta para fracionar mateacuteria orgacircnica e tambeacutem avaliar a massa molecular
predominante de poluentes orgacircnicos Por outro lado testes do permeado da membrana pode
fornecer informaccedilatildeo sobre a recalcitracircncia e a toxicidade das fraccedilotildees permeadas (Renou et
al 2008)
Osmose Inversa
A osmose inversa (OI) parece ser um dos meacutetodos mais promissores e eficiente entre os novos
processos de tratamento de lixiviados No passado vaacuterios estudos realizados tanto em
laboratoacuterio como agrave escala industrial demonstraram elevados desempenhos da OI na
separaccedilatildeo de poluentes de lixiviados No entanto dois problemas foram identificados como
grandes inconvenientes para aplicaccedilatildeo destes processos no tratamento de lixiviados que satildeo
a formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees na membrana (impondo a necessidade de um preacute-tratamento
extensivo ou a limpeza quiacutemica das membranas resultando numa vida curta das membranas e
diminuindo a produtividade do processo) e a geraccedilatildeo de grande volume de concentrado (que
tem de ser descarregado ou ainda tratado) (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
14
245 Tratamentos Eletroquiacutemicos
Nos uacuteltimos anos meacutetodos eletroquiacutemicos foram aplicados no tratamento de mateacuteria orgacircnica
com elevada toxicidade e baixa degrabilidade bioloacutegica Meacutetodos tais como eletrocoagulaccedilatildeo
(EC) oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica e eletro-foto-oxidaccedilatildeo foram frequentemente utilizados no
tratamento de aacuteguas residuais origem tecircxtil e da industria do azeite No tratamento de
lixiviado estes meacutetodos tambeacutem se tornaram importantes Na maioria dos estudos
especialmente o meacutetodo de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica foi estudado com o objetivo de aumentar
a eficiecircncia do meacutetodo testando vaacuterios paracircmetros nomeadamente materiais do acircnodo que
tenham elevada atividade eletrocataliacutetica e elevado potencial de produccedilatildeo de oxigeacutenio ativo
(Atmaca 2009)
ElectrocuagulaccedilatildeoFlotaccedilatildeo
A eletrocoagulaccedilatildeo (EC) eacute uma teacutecnica eletroquiacutemica considerada bastante simples que
requer equipamento baacutesico e que pode reduzir consideravelmente a carga orgacircnica (Ilhan et
al 2008) A EC envolve a produccedilatildeo de coagulantes in situ por aplicaccedilatildeo de uma diferenccedila de
potencial entre os eleacutetrodos atraveacutes de uma fonte de corrente externa levando agrave oxidaccedilatildeo do
acircnodo (Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009) A quantidade de metal dissolvido ou depositado
depende da quantidade de eletricidade que passa atraveacutes da soluccedilatildeo (Liu et al 2010) A
reaccedilatildeo que descreve a oxidaccedilatildeo do metal M de que eacute formado o acircnodo eacute a seguinte
No acircnodo
(1)
No caacutetodo em meio aacutecido pode dar-se a reaccedilatildeo de formaccedilatildeo do H2 por reduccedilatildeo dos prototildees
(reaccedilatildeo 2) ou em meio alcalino por reduccedilatildeo da H2O (reaccedilatildeo 3) Em ambos os casos o pH
aumenta durante a eletroacutelise e os iotildees Fe2+ reagem para formar hidroacutexidos metaacutelicos (reaccedilatildeo
4)
(2)
(3)
(4)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
15
O OH- produzido na reaccedilatildeo 4 causa um aumento do pH durante a eletroacutelise (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Os metais mais usados como acircnodos satildeo o Fe e o Al dando origem respectivamente aos iotildees
Fe2+ e Al3+ que se hidrolizam imediatamente a ferro polimeacuterico ou hidroacutexido de alumiacutenio na
presenccedila de O2 Estes hidroacutexidos polimeacutericos como Fe(H2O)63+ Fe(H2O)5(OH)2+
Fe(H2O)4(OH)2+ Fe2(H2O)8(OH)24+ e Fe2(H2O)6(OH)4
4+ ou Al(OH)2+ Al(OH)2+ Al2(OH)2
4+Al(OH)4minus
Al6(OH)153+ Al7(OH)17
4+ satildeo excelentes agentes coagulantes Os gases envolvidos no eleacutectrodo
podem colapsar e causar flotaccedilatildeo das partiacuteculas coaguladas (Mollah et al 2004 Liu et al
2010)
(5)
(6)
Quando se utilizam acircnodos de ferro Fe(OH)3 precipita a pH superior a 55 (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Os prototildees produzidos nas reaccedilotildees 5 e 6 podem ser diretamente reduzidos a H2 gasoso no
caacutetodo segundo a reaccedilatildeo 7 (Ilhan et al 2008 Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009)
(7)
Em meio aacutecido a pH inferior a 5 eacute dissolvida uma quantidade de acircnodo de ferro maior do
que a esperada pela lei de Faraday devido ao ataque quiacutemico de prototildees (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Principais fatores que influenciam a EC
Densidade de Corrente
A densidade de corrente aplicada eacute importante na EC uma vez que eacute o uacutenico paracircmetro
operacional que pode ser controlado diretamente Neste sistema a densidade de corrente
determina a quantidade de iotildees Al3+ ou Fe2+ que satildeo libertados dos respetivos eleacutetrodos (Chen
2004)
Temperatura
A temperatura tem influecircncia na EC Estudos efetuados sobre a oxidaccedilatildeodissoluccedilatildeo de
acircnodos de Al no intervalo de temperatura de 2 a 90 ordmC concluiacuteram que a eficiecircncia de
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
16
corrente relativa ao acircnodo de Al aumenta rapidamente quando a temperatura da mistura
reacional varia de 2 a 30 ordmC O aumento da temperatura vai acelerar a velocidade de
destruiccedilatildeo da membrana de oacutexido aumentando a eficiecircncia de corrente Poreacutem quando a
temperatura sobe acima de 60 ordmC a eficiecircncia de corrente comeccedila a baixar Neste caso o
volume do coloacuteide Al(OH)3 diminui e os poros formados no acircnodo de Al fecham- se Estes
fatores devem ser responsaacuteveis pela diminuiccedilatildeo da eficiecircncia de corrente (Liu et al 2010
Chen 2004)
pH
O pH da soluccedilatildeo tem um papel importante nos processos de EC (Liu et al 2010) Os efeitos do
pH de misturas reacionais ou de aacuteguas residuais na EC refletem-se na eficiecircncia de corrente e
na solubilidade dos hidroacutexidos de metal formados
Geralmente a eficiecircncia de corrente dos processos de EC com alumiacutenio eacute mais elevada em
condiccedilotildees aacutecidas ou alcalinas do que em condiccedilotildees neutras O desempenho do tratamento
depende da natureza dos poluentes sendo a melhor remoccedilatildeo de poluente obtida a pH
proacuteximo de 7 O consumo de energia eacute no entanto maior a pH neutro devido agrave variaccedilatildeo da
condutividade Para condutividades elevadas o efeito de pH natildeo eacute significativo (Chen 2004)
Na gama de pH 4 ndash 9 formam-se Al(OH)2+ Al(OH)2+ Al2(OH)2
4+ Al(OH)3 e Al13(OH)327+ A
superfiacutecie destes compostos eacute carregada positivamente o que pode levar agrave neutralizaccedilatildeo
eletroquiacutemica por adsorccedilatildeo
A pH gt 10 forma-se maioritariamente Al(OH)4- e o efeito de coagulaccedilatildeo baixa rapidamente A
pH baixo Al3+ eacute o iatildeo maioritaacuterio e natildeo tem efeito coagulante
A evoluccedilatildeo de H2 no caacutetodo iraacute aumentar a concentraccedilatildeo de OH- Assim o pH na soluccedilatildeo
aquosa aumenta quando o pH da aacutegua original estaacute no intervalo 4 ndash 9 No entanto quando o
pH da aacutegua original eacute maior do que 9 o pH da aacutegua tratada iraacute diminuir (Liu et al 2010)
Materiais dos Eleacutetrodo
A Coagulaccedilatildeo Quiacutemica (CQ) e a EC baseiam-se no mesmo fenoacutemeno no qual as partiacuteculas
carregadas em suspensatildeo coloidal satildeo neutralizadas por colisatildeo muacutetua com iotildees de hidroacutexidos
metaacutelicos e aglomerados seguido de sedimentaccedilatildeo e flutuaccedilatildeo A diferenccedila entre EC e CQ eacute
principalmente a forma como o ferro ou alumiacutenio satildeo facultados agrave soluccedilatildeo A EC eacute um
processo que consiste em criar flocos de hidroacutexido metaacutelico por eletrodissoluccedilatildeo de acircnodos
soluacuteveis (Fe ou Al) enquanto que a CQ consiste em hidrolisar sais metaacutelicos de ferro ou
alumiacutenio sendo os sulfatos e os cloretos feacuterricos e de alumiacutenio os mais usados como
coagulantes no tratamento de aacutegua Algumas vantagens da EC relativamente CQ satildeo (Liu et
al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
17
1 Na coagulaccedilatildeo quiacutemica a hidroacutelise de sais metaacutelicos conduz a uma diminuiccedilatildeo do pH
sendo sempre necessaacuterio corrigir o pH do efluente A coagulaccedilatildeo quiacutemica eacute altamente
sensiacutevel agraves variaccedilotildees do pH e uma coagulaccedilatildeo eficaz eacute obtida a pH 6-7 Na
eletrocoagulaccedilatildeo o efeito da neutralizaccedilatildeo torna-se efetivo numa gama ampla de pH
entre 4 e 9
2 Os flocos formados pela EC apesar de similares aos da CQ tendem a ser maiores
contendo menos ligaccedilotildees com a aacutegua sendo resistentes ao aacutecido e muito mais
estaacuteveis A CQ eacute sempre seguida de uma sedimentaccedilatildeo e uma filtraccedilatildeo enquanto que
o processo de EC pode ser seguido pela sedimentaccedilatildeo ou flutuaccedilatildeo naturais As bolhas
de gaacutes produzidas durante a eletroacutelise podem levar os poluentes para a superfiacutecie da
soluccedilatildeo onde podem ser mais facilmente concentrados e removidos
3 As lamas formadas pela EC satildeo facilmente fixaacuteveis e faacuteceis de separar da aacutegua porque
satildeo compostas maioritariamente de oacutexidoshidroacutexidos metaacutelicos Apesar disto esta eacute
uma teacutecnica de baixa produccedilatildeo de lamas
4 O uso de produtos quiacutemicos eacute evitado no processo de EC Assim natildeo eacute preciso
neutralizar o excesso de quiacutemicos e eacute evitada uma poluiccedilatildeo secundaacuteria causada por
substacircncias quiacutemicas que satildeo adicionadas pois na EC apenas se verifica a
solubilizaccedilatildeo dos acircnodos
5 O processo de EC tem a vantagem de tratar o efluente com temperaturas baixas e
baixa turvaccedilatildeo Nestas condiccedilotildees a CQ tem dificuldade em encontrar um resultado
satisfatoacuterio
6 A EC requer equipamento simples e eacute faacutecil de operar
As principais desvantagens da EC satildeo (Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009)
Passivaccedilatildeo do acircnodo pela deposiccedilatildeo de lamas nos eleacutectrodos que pode inibir o
processo eletroliacutetico no modo de operaccedilatildeo contiacutenuo
Altas concentraccedilotildees de iotildees ferro e alumiacutenio no efluente que tecircm que ser removidas
posteriormente
Na Figura 3 apresenta-se um esquema do mecanismo reacional de eletrocoagulaccedilatildeo
eletrofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
18
Figura 3 - Esquema do processo de eletrocoagulaccedilatildeo (adaptado de Mollah et al 2004)
A eletrocoagulaccedilatildeo eacute eficiente na remoccedilatildeo de soacutelidos suspensos bem como oacuteleos e gorduras
Provou-se ser eficaz no tratamento de aacutegua potaacutevel para operaccedilotildees marinhas e mesmo para o
abastecimento de aacutegua para processos industriais (Chen 2004)
Oxidaccedilatildeo Eletroquiacutemica
A oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica tem sido amplamente investigada como um meio eficaz de controlo
de poluiccedilatildeo da aacutegua e no tratamento de aacuteguas residuais Uma vantagem importante da
oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute oxidar poluentes orgacircnicos em CO2 e aacutegua a fim de evitar um
problema de mudanccedila de uma fase para outra dos contaminantes Tambeacutem a operaccedilatildeo a
temperatura ambiente e pressatildeo atmosfeacuterica impede volatilizaccedilatildeo e a descarga dos resiacuteduos
que natildeo satildeo tratados e a reaccedilatildeo pode ser simplesmente terminada (Deng and Englehardt
2007) O processo de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute particularmente interessante uma vez que os
eletrotildees fornecidos permitem uma versaacutetil eficiente facilmente automatizaacutevel e limpa
tecnologia (Panizza et al 2010)
Nos uacuteltimos anos os processos oxidativos avanccedilados (POA) tecircm sido propostos como uma
alternativa eficiente e emergente para o tratamento de efluentes que contecircm poluentes
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
19
toacutexicos ou refrataacuterios Muitos processos tais como oxidaccedilatildeo de Fenton ozonizaccedilatildeo oxidaccedilatildeo
eletroquiacutemica e os seus processos combinados foram investigados (Zhou et al 2011)
Durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica os poluentes podem ser oxidados quer diretamente como
indiretamente (Deng and Englehardt 2007 Primo et al 2009 Zhang et al 2011) isto eacute no
acircnodo alguns compostos podem ser diretamente oxidados Aleacutem disso reaccedilotildees de oxidaccedilatildeo
podem ocorrer no seio da soluccedilatildeo atraveacutes de espeacutecies oxidantes geradas electroliticamente
Propotildee-se que a degradaccedilatildeo de amoniacuteaco ocorre principalmente devido ao processo de
oxidaccedilatildeo indirecta na presenccedila de iotildees cloreto No entanto a oxidaccedilatildeo de amoniacuteaco pode
levar a formaccedilatildeo de iotildees nitrato (Primo et al 2009)
A Figura 4 ilustra os diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo (Anglaba et al 2009)
Figura 4 - Diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica (a) oxidaccedilatildeo directa e (b) oxidaccedilatildeo indirecta (adaptado de Anglada et al 2009)
Na oxidaccedilatildeo direta os poluentes satildeo destruiacutedos diretamente na superfiacutecie do acircnodo e pode
tomar duas vias diferentes
Conversatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo apenas parcialmente oxidados (reaccedilatildeo
8) podendo ser necessaacuterio um tratamento subsequente
(8)
Combustatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo transformados em aacutegua dioacutexido de
carbono inorgacircnicos e outros componentes (reaccedilatildeo 9)
(9)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
20
Na oxidaccedilatildeo indireta onde um mediador (HClO H2S2O8 HO e outros) eacute eletroquimicamente
gerado para efetuar a oxidaccedilatildeo (Deng and Englehardt 2007 Anglada et al 2009) As reaccedilotildees
responsaacuteveis pela oxidaccedilatildeo indireta durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica satildeo as seguintes (Deng
and Englehardt 2007)
Reaccedilotildees anoacutedicas
(10)
(11)
(12)
Reaccedilotildees no seio da soluccedilatildeo
(13)
(14)
Reaccedilotildees catoacutedicas
(15)
(16)
Eletro-Fenton
Existem sistemas hiacutebridos que consistem em processos de oxidaccedilatildeo diferentes tais como
oxidaccedilatildeo Fenton sendo um meacutetodo frequentemente usado com o objetivo de aumentara
eficiecircncia dos meacutetodos eletroquiacutemicos (Atmaca 2009)
O processo Fenton tem atraiacutedo grande interesse devido agrave sua capacidade de gerar radicais
hidroxilo (HO) atraveacutes da decomposiccedilatildeo de H2O2 por Fe2+ em condiccedilotildees aacutecidas Aleacutem disso
pode ser aplicada a uma vasta gama de poluentes orgacircnicos devido agrave sua simplicidade e
facilidade de aplicaccedilatildeo em condiccedilotildees suaves de temperatura e pressatildeo A eficiecircncia deste
processo pode ser consideravelmente melhorada pela aplicaccedilatildeo de eletricidade para gerar
radicais HO adicionais chamando assim processo eletro-Fenton O processo eletro-Fenton
inclui as vantagens combinadas de eletroquiacutemica e os meacutetodos de tratamento Fenton Este
processo permite a produccedilatildeo de mais radicais HO sendo reforccedilada a oxidaccedilatildeo dos compostos
orgacircnicos Em meio aacutecido o poder oxidante de H2O2 pode ser melhorado com o meacutetodo
eletro-Fenton onde uma pequena quantidade de Fe2+ eacute adicionada como catalisador na
soluccedilatildeo contaminada para gerar HO e Fe3+ das reaccedilotildees de Fenton (Mohajeri et al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
21
Capiacutetulo 3 ndash Materiais e Meacutetodos
O efluente utilizado neste trabalho foi recolhido agrave entrada do tratamento bioloacutegico numa
ETRS A amostra recolhida foi caraterizada tendo em conta os seguintes paracircmetros CQO
COf soacutelidos totais (ST) soacutelidos suspensos (SS) soacutelidos dissolvidos (SD) azoto amoniacal (N-
NH3) e azoto de Kjeldhal (NTK) Todas as anaacutelises foram efetuadas de acordo com o Standard
Methods encontrando-se as teacutecnicas usadas respectivamente nos anexos 1 a 3 Durante os
ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo forma recolhidas amostras agraves quais foram efetuadas as seguintes
anaacutelises CQO Carbono Orgacircnico Filtrado (COf) Azoto Total (NT) pH e condutividade
Nos pontos seguintes descrevem-se os reagentes os meacutetodos e as teacutecnicas utilizadas ao longo
do trabalho
31 ndash Reagentes
Na Tabela 2 encontram-se listados os reagentes usados para as vaacuterias determinaccedilotildees
analiacuteticas bem como o seu grau de pureza e marca
Tabela 2 ndash Reagentes utilizados na eletrocoagulaccedilatildeo e nos meacutetodos de anaacutelise
Reagentes Grau de Pureza Marca
Ensaios de EC e
determinaccedilotildees COf H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
CQO
K2Cr2O7 99 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
Ag2SO4 985 Carlo Erba
HgSO4 99 Fluka
FeH20N2O14S2 995 Merck
N-NH3 e TKN
NaOH 98 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
H3BO3 998 Panreac
K2SO4 998 AnalaR NORMAPUR
CuSO4 99-1005 Merck
Na2S2O3 1004 AnalaR NORMAPUR
Na2B4O7middot10H2O 995-105 Scharlau
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
22
32 ndash Paracircmetros de Controlo
Todos os paracircmetros de controlo foram determinados de acordo os meacutetodos que se encontram
nos anexos 1 a 3
Carecircncia Quiacutemica de Oxigeacutenio
A CQO foi determinada em todas as amostras apoacutes o ensaio de EC A determinaccedilatildeo foi atraveacutes
do meacutetodo tritrimeacutetrico em refluxo fechado (anexo 1)
O digestor utilizado foi um Spectroquant TR 420 e o titulador automaacutetico foi da Metrohm 876
Dosimat plus
Carbono Orgacircnico filtrado e Azoto total
O COf e o azoto total foram determinados em todas as amostras apoacutes o tratamento de EC
utilizando o equipamento Total Organic Carbon Analyzer da Shimadzu TOC-V CSH O meacutetodo
usado para determinar este paracircmetro foi o meacutetodo da combustatildeo a alta temperatura Antes
de proceder agrave medida do COf no referido aparelho as amostras da EC foram filtradas com
filtros de 1 μm e acidificadas com H2SO4 de forma a atingir pH 3 ndash 4
pH
Mediu-se o pH das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC no equipamento pHmeter
HI 931400
Condutividade
As medidas de condutividade das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC foram
efetuadas com um condutiviacutemetro Mettler Toledo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
23
33 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Apoacutes a caraterizaccedilatildeo inicial das amostras realizaram-se os ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo com
o objetivo de precipitar a mateacuteria suspensa e dissolvida existente no lixiviado Numa
primeira fase de tratamento com EC foram feitos ensaios de otimizaccedilatildeo das condiccedilotildees a
aplicar tendo-se variado primeiro a diferenccedila de potencial aplicada (entre 6 e 12 V)
Verificou-se que natildeo havia uma boa reprodutibilidade das condiccedilotildees experimentais pelo que
se passou a aplicar uma intensidade de corrente constante 25 A apresentando-se nesta
dissertaccedilatildeo apenas estes uacuteltimos resultados Foram realizados ensaios de 3 horas a pH
natural pH 6 e a pH 4 com agitaccedilatildeo (100 rpm) e sem agitaccedilatildeo com diluiccedilatildeo (12) e sem
diluiccedilatildeo A Fabela 3 apresenta um resumo dos ensaios realizados Todos os ensaios foram
repetidos tendo sido efetuados dois a cinco ensaios para cada condiccedilatildeo experimental a
testar e as amostras recolhidas a intervalos de tempo diferentes para inferir da
reprodutibilidade dos resultados experimentais O tratamento foi realizado com acircnodos e
caacutetodos de ferro ambos com aacutereas de 40 cm2 A Figura 5 ilustra o esquema de montagem
experimental usada na EC
Figura 5 - Montagem experimental usada no tratamento de EC Legenda 1 ndash Fonte de alimentaccedilatildeo
2 ndash Eleacutetrodos de ferro 3 ndash Ceacutelula contendo o lixiviado 4 ndash Agitador magneacutetico 5 ndash Placa de agitaccedilatildeo
0000
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
24
Tabela 3 ndash Resumo das vaacuterias condiccedilotildees aplicadas ao longo dos ensaios realizados com uma intensidade
de corrente aplicada de 25 A
Diluiccedilatildeo Agitaccedilatildeo pH inicial
11
sem 4
sem 6
sem natural (83)
Com (100 rpm) natural (8hellip)
12 sem natural (83)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
25
Capiacutetulo 4 ndash Resultados e Discussatildeo
Este capiacutetulo encontra-se dividido em duas partes a primeira onde satildeo apresentados os
resultados obtidos nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo das amostras de lixiviado e a segunda
que conteacutem caacutelculos relacionados com remoccedilotildees especiacuteficas de carga orgacircnica por consumo
de ferro e de energia eleacutetrica
As amostras utilizadas neste estudo foram obtidas no aterro sanitaacuterio da Resistrela na
Capinha Concelho do Fundatildeo As amostras foram recolhidas no tanque de equalizaccedilatildeo agrave
entrada do tratamento bioloacutegico aiacute existente em Fevereiro de 2012 Nas Tabelas 4 e 5
apresentam-se os resultados obtidos na caracterizaccedilatildeo da amostra recolhida Para a
determinaccedilatildeo da CQO e do COf foram ensaiadas diferentes diluiccedilotildees tendo-se verificado que
as mais adequadas eram respetivamente 150 e 1200 Esta eacute uma amostra tiacutepica de um
lixiviado novo dada a sua CQO
Tabela 4 ndash Resultados de CQO e COf obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Diluiccedilatildeo CQO CQO mg O2L-1 Diluiccedilatildeo COf COf mgL-1
150 17622
1100 7196
125 17517
120 17515 1200 7310
110 10325
Tabela 5 ndash Resultados de condutividade pH ST SS SD azoto amoniacal e azoto total de Kjeldahl
obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Condutividade (15 ordmC) mscm-1 pH STgL-1 SSgL-1 SDgL-1 N-NH3
mgL-1
NTK
mgL-1
294 837 2370 115 2270 4485 5141
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
26
41 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Nesta secccedilatildeo encontram-se os resultados obtidos para as diferentes condiccedilotildees experimentais
ensaiadas tal como se encontra descrito na Tabela 3 Tal como jaacute foi referido anteriormente
todos os ensaios aqui apresentados foram realizados a uma intensidade de corrente aplicada
de 25 A
Cada uma das diferentes condiccedilotildees experimentais ensaiadas for repetida uma ou vaacuterias
vezes Para evitar grandes variaccedilotildees no volume dos ensaios e em simultacircneo haver
determinaccedilotildees da CQO a intervalos de tempos reduzidos as amostras em cada uma das
repeticcedilotildees foram recolhidas a tempos diferentes Deste modo por vezes para um
determinado tempo temos apenas um valor do paracircmetro em estudo ao qual continuamos a
chamar incorretamente ldquomeacutediardquo e para o qual consequentemente natildeo existe desvio
padratildeo A esses valores meacutedios da CQO foram ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau Na realidade
em alguns dos casos o ajuste de uma exponencial ou equaccedilatildeo do 2ordm grau podia ter sido
conseguido com resultados igualmente bons Contudo por razotildees de consistecircncia foram
sempre ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau
Para os outros paracircmetros de anaacutelise usados neste estudo COf NT pH e condutividade as
determinaccedilotildees natildeo foram tatildeo exaustivas apesar de terem sido calculadas sempre para mais
do que um ensaio Contudo seratildeo apresentados apenas os resultados para o ensaio em que
foram recolhidas mais amostras e que portanto apresenta um maior nuacutemero de resultados
411 ndash Amostras sem diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC agraves amostras de lixiviado sem diluiccedilatildeo a pH inicial natural com
e sem agitaccedilatildeo e a pH 6 e pH 4 sem agitaccedilatildeo Nas duas sub-secccedilotildees seguintes apresentam-
se respetivamente os resultados obtidos para a variaccedilatildeo ao longo do tempo da CQO e dos
restantes paracircmetros controlados COf NT condutividade e pH
4111 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo da CQO
Ensaios a pH natural sem agitaccedilatildeo
Realizaram-se 6 ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo de forma a determinar a evoluccedilatildeo
da CQO ao longo do tempo de ensaio Os resultados obtidos encontram-se na Tabela 6 e na
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
27
Figura 6 que tambeacutem contecircm informaccedilatildeo relativa agrave meacutedia e ao desvio padratildeo para os
resultados obtidos nos diferentes ensaios
Tabela 6 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo com a
respetiva meacutedia e desvio padratildeo
CQO g O2L
-1
t min A B C D E F Meacutedia DP
0 1851 1758 1866 1717 1775 1799 1794 057
10 1737
1683
1710 038
20 1701 1647
1674 038
30 1571
1522
1546 035
40 1593 1465 1499
1519 066
50 1411
1411
60 1350 1336
1328 1286 1331 1326 024
80 1278 1199 1300
1259 053
100 1244 1074
938
1085 153
120 1109 951 996
823 955 967 103
130
993
993
140
796 798
797 002
150
787 724
756 045
160
783 669
726 080
170
794 722
758 051
180
697 707 584 727 679 064
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
28
Figura 6 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo para as amostras recolhidas no ensaio de EC a pH natural
sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios A a F realizados
Consultando a Tabela 6 podemos concluir que em meacutedia para as 3 h de ensaio foram
removidos cerca de 11 g O2L-1 o que corresponde a uma remoccedilatildeo de CQO de 62
A anaacutelise da Figura 6 permite verificar que para o tempo de 180 minutos se comeccedila a verificar
a tendecircncia para a formaccedilatildeo de um patamar na curva ajustada aos dados experimentais o que
significa que se estaacute perto de se atingir o maacuteximo de remoccedilatildeo de CQO com uma eficiecircncia
energeacutetica aceitaacutevel
Ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo
Nos 4 ensaios de EC realizados a pH natural com agitaccedilatildeo (100 rpm) cujos resultados de CQO
se encontram na Tabela 7 e na Figura 7 verifica-se tal como no caso anterior uma boa
reprodutibilidade dos resultados A curva ajustada agrave meacutedia dos resultados apresenta uma
clara tendecircncia para formar um patamar a tempo inferior ao verificado no ensaio sem
agitaccedilatildeo Este facto traduz-se numa remoccedilatildeo de CQO menor que foi aqui de apenas 36 ao
fim de 3 h
Nestes ensaios pretendia-se minimizar problemas de passivaccedilatildeo do eleacutetrodo aumentando a
eficiecircncia EC Poreacutem a remoccedilatildeo da CQO foi menor provavelmente porque a agitaccedilatildeo
destruiacutea os flocos formados
y = 5E-07x3 - 4E-05x2 - 0071x + 17896 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
A
B
C
D
E
F
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 7 ndash Resultados da variaccedilatildeo da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC
realizados a pH natural com agitaccedilatildeo
CQO g O2L-1
t min G H I J Meacutedia DP
0 1736 1817 1845 1698 1774 069
10
1800
1592 1696 147
30
1645
1529 1587 082
40 1601
1429 1515 121
60
1523 1445
1484 055
80 1381
1262 1321 084
100
1341
1212 1276 091
120 1218
1229
1224
130 1213
1125 1169 062
140 1236 1270
1253
150 1094
1087 1090
160 1086 1150
1118
170 1138 1193
1166
180 1138 1264 1196 965 1141 128
Figura 7 ndash Valores da CQO das amostras recolhidas ao longo do tempo nos ensaios de EC realizados a pH
natural com agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
y = 3E-07x3 + 8E-05x2 - 00603x + 17635 Rsup2 = 097
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
G
H
I
J
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Ensaios a pH 6 sem agitaccedilatildeo
Para os 4 ensaios de EC realizadas a pH inicial 6 sem agitaccedilatildeo cujos resultados da CQO para
as amostras recolhidas se encontram na Tabela 8 e Figura 8 o pH da amostra foi ajustado
com H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC
Mais uma vez foi obtido o ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos resultados experimentais
com uma boa correlaccedilatildeo observando-se a formaccedilatildeo de um patamar para tempos superiores a
160 min A remoccedilatildeo total de CQO nas 3 h de ensaios foi de 64 ligeiramente superior ao
valor observando para o ensaio em que natildeo foi efetuada correccedilatildeo ao pH inicial da suspensatildeo
Tabela 8 ndash Resultados de CQO obtidos para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a pH 6
sem agitaccedilatildeo bem como a meacutedia e o desvio padratildeo para esses resultados
CQO g O2L
-1
t min K L M N Meacutedia DP
0 1758 1758 1848 1758 1780 045
10 1726
1758
1742 023
30
1544 1567 1555 016
40
1379
1379
60 1119
1206 1242 1189 063
80
986
1099 1043 081
100 810
904
857 066
120
831
826 828 003
130
721
721
140 647 683 733
687 043
150 624 691 719
678 049
160 628 591 731
650 073
170 630 595 707
644 057
180 635 598 689 607 632 041
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 8 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo par os diferentes ensaios de EC realizados a pH 6 sem
agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
Ensaios a pH 4 sem agitaccedilatildeo
Foram realizados 3 ensaios de EC a pH inicial 4 tendo-se efetuado a correccedilatildeo ao pH com
H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC Os resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO nos
diferentes ensaios encontram-se na Tabela 9 e na Figura 9 A meacutedia e o desvio padratildeo
apresentados na tabela foram calculados apenas com dois dos ensaios O e P uma vez que os
resultados obtidos no ensaio Q se afastam muito dos obtidos nos outros ensaios tal como se
pode verificar na Figura 9 Este resultado diferente ainda que com um andamento idecircntico
deve estar relacionado com algum erro experimental cometido
Uma equaccedilatildeo do 3ordm grau tambeacutem se ajusta com uma boa correlaccedilatildeo agrave meacutedia dos resultados
experimentais obtidos apresentando uma espeacutecie de patamar inicial para aleacutem do jaacute
habitual patamar final O andamento inicial da curva deve estar relacionado com a formaccedilatildeo
no iniacutecio do ensaio de partiacuteculas muito finas que vatildeo posteriormente dar origem aos
agregados que sedimentam Estas partiacuteculas finas levam mais tempo a sedimentar e
ldquocontaminamrdquo com mais facilidade as amostras recolhidas para a determinaccedilatildeo da CQO
dando origem a valores mais elevados
No cocircmputo geral a remoccedilatildeo da CQO foi inferior agrave dos outros ensaios realizados sem
agitaccedilatildeo tendo sido de 53
y = 1E-06x3 + 6E-05x2 - 01082x + 18182 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
K
L
M
N
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 9 ndash Resultados da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC realizados a pH 4
sem agitaccedilatildeo
CQO mg L-1
t min O P Q Meacutedia DP
0 1466 1342 1448 1404 067
10
1361 1491 1361 092
30
1363 1532 1363 120
40
1384
60
1074
1074
80 1071
1293 1071 157
100
813 1180 813 259
120 731
1062 731 234
130 679
679
140 721 635 1132 678 265
150 590 682
636 065
160 586 641 889 613 162
170 604 634
619 022
180 494 574 920 534 227
Figura 9 ndash Valores da CQO para as amostras recolhidas ao longo do tempo de EC para o ensaio realizado
a pH 4 sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia dos ensaios O e P
y = 2E-06x3 - 00006x2 - 00205x + 14095 Rsup2 = 098
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
O
P
Q
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
33
4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade
e pH
Na Tabela 10 e na Figura 10 encontram-se os resultados obtidos para as variaccedilotildees de COf e de
NT nos ensaios realizados a pH natural sem e com agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo As
remoccedilotildees globais de COf para as diferentes condiccedilotildees experimentais apresentam posiccedilotildees
relativas semelhantes agraves observadas para a CQO o que eacute explicado pelo facto da remoccedilatildeo da
carga orgacircnica nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo se dar essencialmente por
floculaccedilatildeocoagulaccedilatildeo com apenas uma reduzida remoccedilatildeo de carga orgacircnica por oxidaccedilatildeo
anoacutedica
Quanto agraves remoccedilotildees de azoto total satildeo bastante mais reduzidas e com um padratildeo idecircntico ao
observado pelo COf e pela CQO Esta menor remoccedilatildeo do NT pode estar relacionada com o
facto do azoto total englobar diferentes formas de azoto e o processo de EC poder ser mais
adequado para a remoccedilatildeo de algumas das formas
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH independentemente do seu valor inicial observa-se um aumento ao
longo dos ensaios sendo o valor final do pH das suspensotildees ao fim de 3 h de
aproximadamente 13 Esta subida do pH estaacute relacionada com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que
estatildeo na base da formaccedilatildeo de flocos e que iraacute levar agrave remoccedilatildeo da carga orgacircnica da
suspensatildeo
Em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo da condutividade ao longo dos ensaios observam-se que ao longo dos
ensaios realizados a diferentes condiccedilotildees experimentais sucessivos aumentos e reduccedilotildees
Estes periacuteodos devem estar relacionados respetivamente com fases de maior formaccedilatildeo de
hidroacutexidos com elevada condutividade com fases de formaccedilatildeo de flocos e consequente
precipitaccedilatildeo e reduccedilatildeo de condutividade
Tabela 10 - Remoccedilotildees de COf e de NT obtidas nos ensaios de EC a pH natural sem e com
agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo
Remoccedilatildeo COf NT
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 60 37
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo 100 rpm 50 28
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo 70 43
2611 - pH 4 - s agitaccedilatildeo 57 33
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 10 ndash Variaccedilatildeo da COf e NT relativos no tempo para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a)
pH natural sem agitaccedilatildeo b) pH 6 sem agitaccedilatildeo c) pH 4 sem agitaccedilatildeo d) pH natural com agitaccedilatildeo
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
Tempo minutos
pH natural com agitaccedilatildeo
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH natural
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempominutos
pH 6
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH 4
COf NT
a) b)
c) d)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 11 ndash Valores da condutividade e do pH para as amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC
realizados sem agitaccedilatildeo a) pH natural b) pH 6 e c) pH 4
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12 com o objetivo de estudar o
efeito da diluiccedilatildeo sobre a eficiecircncia do meacutetodo Na Tabela 11 e na Figura 12 encontram-se os
resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo de ensaio para os dois testes
realizados bem como a meacutedia e o desvio padratildeo dos dados recolhidos Observa-se uma
grande dispersatildeo de resultados na parte final do ensaio apoacutes 2 h que se traduz num
coeficiente de correlaccedilatildeo da equaccedilatildeo de 3ordf ordem ajustada aos dados experimentais pior
que os anteriores Para este resultado tambeacutem teraacute contribuiacutedo o facto de apenas se terem
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 6
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 4
Cond
pH
pH
a) b)
c)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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realizado 2 ensaios Tal como nos casos anteriores observou-se a tendecircncia para a formaccedilatildeo
de um patamar na curva ajustada para tempos superiores a 2 h
Apesar da remoccedilatildeo da CQO ter sido de cerca de 72 valor mais elevado do que nos ensaios
sem diluiccedilatildeo note-se que a remoccedilatildeo absoluta de CQO for muito inferior tendo sido cerca de
6 g Lmdash1 quando nos casos anteriores se tinham observado valores superiores a 11 g Lmdash1
Tabela 11 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
CQO g O2L
-1
t min R S Meacutedia DP
0 785 900 843 081
10
866 866
30 601 669 635 049
60
538 538
100 379 449 414 050
120 293
293
130 270
270
140 281 350 315 049
150 201 346 273 102
160 200 360 280 114
170 197 382 290 131
180 162 314 238 108
Figura 12 ndash Variaccedilatildeo da CQO das amostras recolhidas ao longo da EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
y = -8E-08x3 + 00002x2 - 00704x + 8727 Rsup2 = 098
00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
R
S
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Quanto agrave variaccedilatildeo do pH ao longo dos ensaios (Figura 13) foi idecircntica agrave dos ensaios sem
diluiccedilatildeo ie aumentou durante o ensaio ateacute atingir o valor de aproximadamente 13 e
mantendo-se nesse valor ateacute ao fim do ensaio A variaccedilatildeo da condutividade (Figura 13)
apresentou tambeacutem um comportamento semelhante ao dos ensaios sem diluiccedilatildeo embora com
variaccedilotildees menos bruscas o que eacute normal pois a concentraccedilatildeo de poluentes existentes e
hidroacutexidos formados estaacute reduzida a metade
Figura 13 ndash Variaccedilatildeo da condutividade e do pH ao longo EC realizado a pH natural com diluiccedilatildeo de 12
sem agitaccedilatildeo
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados
Na Figura 14 comparam-se as remoccedilotildees relativas de CQO de COf e de NT para os ensaios
realizados a diferentes valores de pH inicial sem agitaccedilatildeo Verifica-se que as maiores
remoccedilotildees de CQO foram obtidas para pH inicial natural e 6 A este uacuteltimo pH tambeacutem se
observaram as maiores remoccedilotildees absolutas de COf e de TN
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural com diluiccedilatildeo
Cond pH
pH
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 14 - Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e NT obtidas apoacutes 3h de tratamento de EC a pH
inicial natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo
Quando se comparam os ensaios realizados a pH natural com e sem agitaccedilatildeo (Figura 15)
observam-se remoccedilotildees absolutas de CQO de COf e de NT superiores para o ensaio realizado
sem agitaccedilatildeo Efetivamente a agitaccedilatildeo parece natildeo favorecer a formaccedilatildeo dos flocos ou
mesmo provocar a sua desagregaccedilatildeo
Aparentemente o facto de diluir o lixiviado original antes de efetuar o ensaio de
eletrocoagulaccedilatildeo tambeacutem natildeo introduz alteraccedilotildees positivas nos resultados pois a diluiccedilatildeo
leva a que as remoccedilotildees absolutas dos paracircmetros em anaacutelise decresccedilam significativamente
(Figura 16) O efeito da concentraccedilatildeo parece ser de extrema importacircncia sendo que quando
a concentraccedilatildeo eacute superior se devem formar flocos com massa criacutetica para sedimentarem com
maior facilidade
Na Figura 17 faz-se uma anaacutelise da remoccedilatildeo absoluta da CQO nas diferentes horas de ensaio
para os testes realizados a diferentes valores de pH inicial com e sem agitaccedilatildeo Verifica-se
que
A pH natural sem agitaccedilatildeo a remoccedilatildeo da CQO eacute a mais regular ao longo do tempo
Para os ensaios realizados a pH inicial 4 e 6 a remoccedilatildeo para a 3ordf hora eacute bastante
inferior agraves remoccedilotildees obtidas para as duas primeiras horas
Nos ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo a remoccedilatildeo durante a 3ordf hora eacute
miacutenima natildeo se justificando o prolongamento do ensaio para aleacutem de 2 h
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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verificamos uma remoccedilatildeo mais elevada da CQO na primeira hora de ensaio a pH 6 sem
agitaccedilatildeo Relativamente agrave segunda hora natildeo se verifica diferenccedilas significativas No entanto
na 3ordf hora verifica-se uma maior remoccedilatildeo no ensaio a pH natural sem agitaccedilatildeo
Figura 15 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC a pH inicial
natural com e sem agitaccedilatildeo
Figura 16 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC realizada a pH
inicial natural com e sem diluiccedilatildeo da amostra inicial
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 11 - pH natural - c agitaccedilatildeo 100 rpm
X0-X
CQO
COf
NT
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 12 - pH natural - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
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Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
43
Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
44
Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Wiszniowski J Robert D Surmacz-Gorska J Miksch K Weber JV Landfill leachate
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Zhao G Pang Y Liu L Gao J Lv B Highly efficient and energy-saving sectional
treatment of landfill leachate with a synergistic system of biochemical treatment and
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
47
electrochemical oxidation on a boron-doped diamond electrode Journal of Hazardous
Materials 179 1078-1083 2010a
Zhao X Qu J Liu H Wang C Xiao S Liu R Liu P Lan H Photoelectrochemical
treatment of landfill leachate in a continuous flow reactor Bioresource Technology 101
865-869 2010b
Zhou M Saumlrkkauml H Sillanpaumlauml M A comparative experimental study on methyl orange
degradation by electrochemical oxidation on BDD and MMO electrodes Separation and
Purification Technology 78 290-297 2011
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
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3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
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sejam baixas Aleacutem disso eacute possiacutevel utilizar o metano produzido para aquecer o digestor que
trabalha geralmente a 35 ordmC (Wiszniowski et al 2006 Renou et al 2008) Podem ser
utilizados diferentes reatores tais como filtros anaeroacutebios reactores descontiacutenuos
sequenciais anaeroacutebios (SBRA) (Wiszniowski et al 2006)
As principais vantagens deste processo satildeo (Wiszniowski et al 2006)
a elevada eficiecircncia na remoccedilatildeo de substrato (gt 90 de BOD)
ser necessaacuterio um teor reduzido de foacutesforo como nutriente para o crescimento das
bacteacuterias anaeroacutebias
uma produccedilatildeo reduzida de lamas
um baixo consumo energeacutetico
a produccedilatildeo de biogaacutes que pode ser reaproveitada
As principais desvantagens residem (Wiszniowski et al 2006)
nos metais pesados podem dificultar a digestatildeo
na toxicidade do amoniacuteaco e na dificuldade em eliminaacute-lo
no facto de ser sensiacutevel a alteraccedilotildees de pH e de temperatura
243 Tratamentos Fiacutesico-Quiacutemicos
Coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
A coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo tem sido utilizada para remoccedilatildeo de CQO cor turbidez e SS (Bashir
et al 2009) Pode ser utilizada com sucesso no tratamento de lixiviados de aterros velhos Eacute
muito usada como um preacute-tratamento para a osmose inversa ou o tratamento bioloacutegico ou
como um passo de tratamento de polimento final a fim de remover mateacuteria orgacircnica natildeo
biodegradaacutevel O sulfato de alumiacutenio o sulfato ferroso e o sulfato-cloro feacuterrico tem sido os
coagulantes mais usados embora possam ser usados poliacutemeros sinteacuteticos e biofloculantes
Existem trabalhos publicados da accedilatildeo de biofloculantes em comparaccedilatildeo com os coagulantes
inorgacircnicos tradicionais para a diminuiccedilatildeo de aacutecidos huacutemicos (Renou et al 2008)
Vaacuterios estudos tecircm sido relatados na anaacutelise de coagulaccedilatildeo-floculaccedilatildeo para o tratamento de
lixiviados visando a otimizaccedilatildeo do processo ou seja a seleccedilatildeo do coagulante mais
apropriado a identificaccedilatildeo das melhores condiccedilotildees experimentais e a avaliaccedilatildeo do pH oacutetimo
Poreacutem este tratamento apresenta desvantagens como a produccedilatildeo de lamas consistentes e o
aumento da concentraccedilatildeo de alumiacutenio ou ferro na fase liacutequida (Renou et al 2008)
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Precipitaccedilatildeo Quiacutemica
A precipitaccedilatildeo quiacutemica tem sido muito utilizada como preacute-tratamento com o objetivo de
remover o azoto amoniacal Alguns estudos confirmaram que o desempenho do processo de
lamas ativadas poderia ser significativamente afetado por uma elevada concentraccedilatildeo de
azoto amoniacal pois a remoccedilatildeo de CQO diminui de 95 para 79 quando a concentraccedilatildeo de
azoto amoniacal no efluente aumenta de 50 para 800 mg L-1 (Renou et al 2008) Nestes
casos a precipitaccedilatildeo quiacutemica pode ser usada para aumentar o rendimento dos processos
bioloacutegicos
Adsorccedilatildeo
A adsorccedilatildeo de poluentes em carbono ativado em colunas ou na forma de poacute proporciona
uma melhor reduccedilatildeo dos niacuteveis de CQO bastante melhor que a resultante do uso de meacutetodos
quiacutemicos qualquer que seja a concentraccedilatildeo da mateacuteria orgacircnica A principal desvantagem
deste meacutetodo eacute a necessidade de regeneraccedilatildeo frequente das colunas ou em alternativa um
consumo elevado de carvatildeo ativado em poacute
A adsorccedilatildeo por carvatildeo ativado tem sido utilizado juntamente como o tratamento bioloacutegico
para o tratamento eficaz de lixiviado de aterro Os compostos natildeo biodegradaacuteveis a CQO
inerte e a cor podem ser reduzidas por este processo a niacuteveis aceitaacuteveis para lixiviados
tratados biologicamente (Renou et al 2008)
Air stripping
O esgotamento de soluccedilotildees eacute o meacutetodo mais comum para eliminar elevadas concentraccedilotildees de
azoto amoniacal no tratamento de aacuteguas residuais Por norma encontram-se niacuteveis elevados
de azoto amoniacal nos lixiviados e este meacutetodo pode ser bem sucedido para a eliminaccedilatildeo
deste poluente Para que este meacutetodo seja eficiente eacute necessaacuterio usar valores de pH elevados
e tratar o gaacutes libertado com H2SO4 ou HCl No entanto este meacutetodo apresenta alguns
inconvenientes nomeadamente o NH3 que eacute libertado para a atmosfera podendo causar um
grave problema de poluiccedilatildeo se o amoniacuteaco natildeo for bem absorvido nas soluccedilotildees de H2SO4 ou
HCl Outros problemas na torre de extraccedilatildeo satildeo causados pelo carbonato de caacutelcio utilizado
no ajuste do pH e a formaccedilatildeo de espumas o que impotildee a utilizaccedilatildeo de torres de extraccedilatildeo
grande (Renou et al 2008)
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Oxidaccedilatildeo Quiacutemica
A oxidaccedilatildeo quiacutemica eacute um meacutetodo que pode ser usado para o tratamento de efluentes
contendo compostos refrataacuterios como os lixiviados Recentemente tem-se verificado um
interesse crescente em processos apelidados de processos oxidativos avanccedilados (POA) (Renou
et al 2008) A maioria deles com excepccedilatildeo da ozonizaccedilatildeo simples que utiliza apenas O3 usa
uma combinaccedilatildeo de oxidantes fortes tais como O3 e H2O2 irradiaccedilatildeo ultravioleta ultrasons
ou feixe de eletrotildees e catalisadores (iotildees metaacutelicos de transiccedilatildeo ou fotocalisadores) tais
como iotildees de ferro (oxidaccedilatildeo de Fenton) e TiO2 (Renou et al 2008 Vilar et al 2011 Cortez
et al 2011) No entanto verificam-se alguns inconvenientes na aplicaccedilatildeo de POAs dos quais
se destacam os consumos elevados de energia eleacutetrica e a necessidade de doses elevadas de
oxidante para ocorrer a mineralizaccedilatildeo completa dos poluentes tornando os processos
economicamente caros (Renou et al 2008 Wiszniowski et al 2006)
244 Tratamento por Membranas
A microfiltraccedilatildeo a nanofiltraccedilatildeo a ultrafiltraccedilatildeo e a osmose inversa satildeo os principais
processos de membrana aplicados no tratamento de lixiviado de aterros sanitaacuterios (Renou et
al 2008)
Microfiltraccedilatildeo
A microfiltraccedilatildeo eacute eficaz na remoccedilatildeo de coloides e de material em suspensatildeo Poreacutem natildeo
pode ser utilizado sozinho sendo usado como um preacute-tratamento de outro processo de
membranas como ultrafiltraccedilatildeo nanofiltraccedilatildeo e osmose inversa (Renou et al 2008)
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Nanofiltraccedilatildeo
A tecnologia de nanofiltraccedilatildeo tem uma abordagem versaacutetil para alcanccedilar vaacuterios objetivos da
qualidade da aacutegua tais como controle de contaminantes orgacircnicos inorgacircnicos e
microbianos As membranas de nanofiltraccedilatildeo estudadas normalmente satildeo feitas de filmes
polimeacutericos com um cut-off molecular entre 200 e 2000 Da A alta taxa de rejeiccedilatildeo de iotildees
sulfatos e de mateacuteria orgacircnica dissolvida juntamente com a baixa rejeiccedilatildeo de cloreto de
soacutedio reduz o volume do concentrado Poreacutem a aplicaccedilatildeo bem sucedida desta tecnologia
requer um controlo eficaz das incrustaccedilotildees da membrana Na realidade um grande gama de
constituintes podem contribuir para a formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees na membrana como
substacircncias orgacircnicas e inorgacircnicas dissolvidas partiacuteculas coloidais e suspensas (Renou et al
2008)
Ultrafiltraccedilatildeo
A ultrafiltraccedilatildeo (UF) eacute eficaz para eliminar macromoleacuteculas e pequenas partiacuteculas mas eacute
fortemente dependente do tipo de material que constitui a membrana A UF por ser utilizada
como ferramenta para fracionar mateacuteria orgacircnica e tambeacutem avaliar a massa molecular
predominante de poluentes orgacircnicos Por outro lado testes do permeado da membrana pode
fornecer informaccedilatildeo sobre a recalcitracircncia e a toxicidade das fraccedilotildees permeadas (Renou et
al 2008)
Osmose Inversa
A osmose inversa (OI) parece ser um dos meacutetodos mais promissores e eficiente entre os novos
processos de tratamento de lixiviados No passado vaacuterios estudos realizados tanto em
laboratoacuterio como agrave escala industrial demonstraram elevados desempenhos da OI na
separaccedilatildeo de poluentes de lixiviados No entanto dois problemas foram identificados como
grandes inconvenientes para aplicaccedilatildeo destes processos no tratamento de lixiviados que satildeo
a formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees na membrana (impondo a necessidade de um preacute-tratamento
extensivo ou a limpeza quiacutemica das membranas resultando numa vida curta das membranas e
diminuindo a produtividade do processo) e a geraccedilatildeo de grande volume de concentrado (que
tem de ser descarregado ou ainda tratado) (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
14
245 Tratamentos Eletroquiacutemicos
Nos uacuteltimos anos meacutetodos eletroquiacutemicos foram aplicados no tratamento de mateacuteria orgacircnica
com elevada toxicidade e baixa degrabilidade bioloacutegica Meacutetodos tais como eletrocoagulaccedilatildeo
(EC) oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica e eletro-foto-oxidaccedilatildeo foram frequentemente utilizados no
tratamento de aacuteguas residuais origem tecircxtil e da industria do azeite No tratamento de
lixiviado estes meacutetodos tambeacutem se tornaram importantes Na maioria dos estudos
especialmente o meacutetodo de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica foi estudado com o objetivo de aumentar
a eficiecircncia do meacutetodo testando vaacuterios paracircmetros nomeadamente materiais do acircnodo que
tenham elevada atividade eletrocataliacutetica e elevado potencial de produccedilatildeo de oxigeacutenio ativo
(Atmaca 2009)
ElectrocuagulaccedilatildeoFlotaccedilatildeo
A eletrocoagulaccedilatildeo (EC) eacute uma teacutecnica eletroquiacutemica considerada bastante simples que
requer equipamento baacutesico e que pode reduzir consideravelmente a carga orgacircnica (Ilhan et
al 2008) A EC envolve a produccedilatildeo de coagulantes in situ por aplicaccedilatildeo de uma diferenccedila de
potencial entre os eleacutetrodos atraveacutes de uma fonte de corrente externa levando agrave oxidaccedilatildeo do
acircnodo (Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009) A quantidade de metal dissolvido ou depositado
depende da quantidade de eletricidade que passa atraveacutes da soluccedilatildeo (Liu et al 2010) A
reaccedilatildeo que descreve a oxidaccedilatildeo do metal M de que eacute formado o acircnodo eacute a seguinte
No acircnodo
(1)
No caacutetodo em meio aacutecido pode dar-se a reaccedilatildeo de formaccedilatildeo do H2 por reduccedilatildeo dos prototildees
(reaccedilatildeo 2) ou em meio alcalino por reduccedilatildeo da H2O (reaccedilatildeo 3) Em ambos os casos o pH
aumenta durante a eletroacutelise e os iotildees Fe2+ reagem para formar hidroacutexidos metaacutelicos (reaccedilatildeo
4)
(2)
(3)
(4)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
15
O OH- produzido na reaccedilatildeo 4 causa um aumento do pH durante a eletroacutelise (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Os metais mais usados como acircnodos satildeo o Fe e o Al dando origem respectivamente aos iotildees
Fe2+ e Al3+ que se hidrolizam imediatamente a ferro polimeacuterico ou hidroacutexido de alumiacutenio na
presenccedila de O2 Estes hidroacutexidos polimeacutericos como Fe(H2O)63+ Fe(H2O)5(OH)2+
Fe(H2O)4(OH)2+ Fe2(H2O)8(OH)24+ e Fe2(H2O)6(OH)4
4+ ou Al(OH)2+ Al(OH)2+ Al2(OH)2
4+Al(OH)4minus
Al6(OH)153+ Al7(OH)17
4+ satildeo excelentes agentes coagulantes Os gases envolvidos no eleacutectrodo
podem colapsar e causar flotaccedilatildeo das partiacuteculas coaguladas (Mollah et al 2004 Liu et al
2010)
(5)
(6)
Quando se utilizam acircnodos de ferro Fe(OH)3 precipita a pH superior a 55 (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Os prototildees produzidos nas reaccedilotildees 5 e 6 podem ser diretamente reduzidos a H2 gasoso no
caacutetodo segundo a reaccedilatildeo 7 (Ilhan et al 2008 Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009)
(7)
Em meio aacutecido a pH inferior a 5 eacute dissolvida uma quantidade de acircnodo de ferro maior do
que a esperada pela lei de Faraday devido ao ataque quiacutemico de prototildees (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Principais fatores que influenciam a EC
Densidade de Corrente
A densidade de corrente aplicada eacute importante na EC uma vez que eacute o uacutenico paracircmetro
operacional que pode ser controlado diretamente Neste sistema a densidade de corrente
determina a quantidade de iotildees Al3+ ou Fe2+ que satildeo libertados dos respetivos eleacutetrodos (Chen
2004)
Temperatura
A temperatura tem influecircncia na EC Estudos efetuados sobre a oxidaccedilatildeodissoluccedilatildeo de
acircnodos de Al no intervalo de temperatura de 2 a 90 ordmC concluiacuteram que a eficiecircncia de
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
16
corrente relativa ao acircnodo de Al aumenta rapidamente quando a temperatura da mistura
reacional varia de 2 a 30 ordmC O aumento da temperatura vai acelerar a velocidade de
destruiccedilatildeo da membrana de oacutexido aumentando a eficiecircncia de corrente Poreacutem quando a
temperatura sobe acima de 60 ordmC a eficiecircncia de corrente comeccedila a baixar Neste caso o
volume do coloacuteide Al(OH)3 diminui e os poros formados no acircnodo de Al fecham- se Estes
fatores devem ser responsaacuteveis pela diminuiccedilatildeo da eficiecircncia de corrente (Liu et al 2010
Chen 2004)
pH
O pH da soluccedilatildeo tem um papel importante nos processos de EC (Liu et al 2010) Os efeitos do
pH de misturas reacionais ou de aacuteguas residuais na EC refletem-se na eficiecircncia de corrente e
na solubilidade dos hidroacutexidos de metal formados
Geralmente a eficiecircncia de corrente dos processos de EC com alumiacutenio eacute mais elevada em
condiccedilotildees aacutecidas ou alcalinas do que em condiccedilotildees neutras O desempenho do tratamento
depende da natureza dos poluentes sendo a melhor remoccedilatildeo de poluente obtida a pH
proacuteximo de 7 O consumo de energia eacute no entanto maior a pH neutro devido agrave variaccedilatildeo da
condutividade Para condutividades elevadas o efeito de pH natildeo eacute significativo (Chen 2004)
Na gama de pH 4 ndash 9 formam-se Al(OH)2+ Al(OH)2+ Al2(OH)2
4+ Al(OH)3 e Al13(OH)327+ A
superfiacutecie destes compostos eacute carregada positivamente o que pode levar agrave neutralizaccedilatildeo
eletroquiacutemica por adsorccedilatildeo
A pH gt 10 forma-se maioritariamente Al(OH)4- e o efeito de coagulaccedilatildeo baixa rapidamente A
pH baixo Al3+ eacute o iatildeo maioritaacuterio e natildeo tem efeito coagulante
A evoluccedilatildeo de H2 no caacutetodo iraacute aumentar a concentraccedilatildeo de OH- Assim o pH na soluccedilatildeo
aquosa aumenta quando o pH da aacutegua original estaacute no intervalo 4 ndash 9 No entanto quando o
pH da aacutegua original eacute maior do que 9 o pH da aacutegua tratada iraacute diminuir (Liu et al 2010)
Materiais dos Eleacutetrodo
A Coagulaccedilatildeo Quiacutemica (CQ) e a EC baseiam-se no mesmo fenoacutemeno no qual as partiacuteculas
carregadas em suspensatildeo coloidal satildeo neutralizadas por colisatildeo muacutetua com iotildees de hidroacutexidos
metaacutelicos e aglomerados seguido de sedimentaccedilatildeo e flutuaccedilatildeo A diferenccedila entre EC e CQ eacute
principalmente a forma como o ferro ou alumiacutenio satildeo facultados agrave soluccedilatildeo A EC eacute um
processo que consiste em criar flocos de hidroacutexido metaacutelico por eletrodissoluccedilatildeo de acircnodos
soluacuteveis (Fe ou Al) enquanto que a CQ consiste em hidrolisar sais metaacutelicos de ferro ou
alumiacutenio sendo os sulfatos e os cloretos feacuterricos e de alumiacutenio os mais usados como
coagulantes no tratamento de aacutegua Algumas vantagens da EC relativamente CQ satildeo (Liu et
al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
17
1 Na coagulaccedilatildeo quiacutemica a hidroacutelise de sais metaacutelicos conduz a uma diminuiccedilatildeo do pH
sendo sempre necessaacuterio corrigir o pH do efluente A coagulaccedilatildeo quiacutemica eacute altamente
sensiacutevel agraves variaccedilotildees do pH e uma coagulaccedilatildeo eficaz eacute obtida a pH 6-7 Na
eletrocoagulaccedilatildeo o efeito da neutralizaccedilatildeo torna-se efetivo numa gama ampla de pH
entre 4 e 9
2 Os flocos formados pela EC apesar de similares aos da CQ tendem a ser maiores
contendo menos ligaccedilotildees com a aacutegua sendo resistentes ao aacutecido e muito mais
estaacuteveis A CQ eacute sempre seguida de uma sedimentaccedilatildeo e uma filtraccedilatildeo enquanto que
o processo de EC pode ser seguido pela sedimentaccedilatildeo ou flutuaccedilatildeo naturais As bolhas
de gaacutes produzidas durante a eletroacutelise podem levar os poluentes para a superfiacutecie da
soluccedilatildeo onde podem ser mais facilmente concentrados e removidos
3 As lamas formadas pela EC satildeo facilmente fixaacuteveis e faacuteceis de separar da aacutegua porque
satildeo compostas maioritariamente de oacutexidoshidroacutexidos metaacutelicos Apesar disto esta eacute
uma teacutecnica de baixa produccedilatildeo de lamas
4 O uso de produtos quiacutemicos eacute evitado no processo de EC Assim natildeo eacute preciso
neutralizar o excesso de quiacutemicos e eacute evitada uma poluiccedilatildeo secundaacuteria causada por
substacircncias quiacutemicas que satildeo adicionadas pois na EC apenas se verifica a
solubilizaccedilatildeo dos acircnodos
5 O processo de EC tem a vantagem de tratar o efluente com temperaturas baixas e
baixa turvaccedilatildeo Nestas condiccedilotildees a CQ tem dificuldade em encontrar um resultado
satisfatoacuterio
6 A EC requer equipamento simples e eacute faacutecil de operar
As principais desvantagens da EC satildeo (Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009)
Passivaccedilatildeo do acircnodo pela deposiccedilatildeo de lamas nos eleacutectrodos que pode inibir o
processo eletroliacutetico no modo de operaccedilatildeo contiacutenuo
Altas concentraccedilotildees de iotildees ferro e alumiacutenio no efluente que tecircm que ser removidas
posteriormente
Na Figura 3 apresenta-se um esquema do mecanismo reacional de eletrocoagulaccedilatildeo
eletrofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
18
Figura 3 - Esquema do processo de eletrocoagulaccedilatildeo (adaptado de Mollah et al 2004)
A eletrocoagulaccedilatildeo eacute eficiente na remoccedilatildeo de soacutelidos suspensos bem como oacuteleos e gorduras
Provou-se ser eficaz no tratamento de aacutegua potaacutevel para operaccedilotildees marinhas e mesmo para o
abastecimento de aacutegua para processos industriais (Chen 2004)
Oxidaccedilatildeo Eletroquiacutemica
A oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica tem sido amplamente investigada como um meio eficaz de controlo
de poluiccedilatildeo da aacutegua e no tratamento de aacuteguas residuais Uma vantagem importante da
oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute oxidar poluentes orgacircnicos em CO2 e aacutegua a fim de evitar um
problema de mudanccedila de uma fase para outra dos contaminantes Tambeacutem a operaccedilatildeo a
temperatura ambiente e pressatildeo atmosfeacuterica impede volatilizaccedilatildeo e a descarga dos resiacuteduos
que natildeo satildeo tratados e a reaccedilatildeo pode ser simplesmente terminada (Deng and Englehardt
2007) O processo de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute particularmente interessante uma vez que os
eletrotildees fornecidos permitem uma versaacutetil eficiente facilmente automatizaacutevel e limpa
tecnologia (Panizza et al 2010)
Nos uacuteltimos anos os processos oxidativos avanccedilados (POA) tecircm sido propostos como uma
alternativa eficiente e emergente para o tratamento de efluentes que contecircm poluentes
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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toacutexicos ou refrataacuterios Muitos processos tais como oxidaccedilatildeo de Fenton ozonizaccedilatildeo oxidaccedilatildeo
eletroquiacutemica e os seus processos combinados foram investigados (Zhou et al 2011)
Durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica os poluentes podem ser oxidados quer diretamente como
indiretamente (Deng and Englehardt 2007 Primo et al 2009 Zhang et al 2011) isto eacute no
acircnodo alguns compostos podem ser diretamente oxidados Aleacutem disso reaccedilotildees de oxidaccedilatildeo
podem ocorrer no seio da soluccedilatildeo atraveacutes de espeacutecies oxidantes geradas electroliticamente
Propotildee-se que a degradaccedilatildeo de amoniacuteaco ocorre principalmente devido ao processo de
oxidaccedilatildeo indirecta na presenccedila de iotildees cloreto No entanto a oxidaccedilatildeo de amoniacuteaco pode
levar a formaccedilatildeo de iotildees nitrato (Primo et al 2009)
A Figura 4 ilustra os diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo (Anglaba et al 2009)
Figura 4 - Diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica (a) oxidaccedilatildeo directa e (b) oxidaccedilatildeo indirecta (adaptado de Anglada et al 2009)
Na oxidaccedilatildeo direta os poluentes satildeo destruiacutedos diretamente na superfiacutecie do acircnodo e pode
tomar duas vias diferentes
Conversatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo apenas parcialmente oxidados (reaccedilatildeo
8) podendo ser necessaacuterio um tratamento subsequente
(8)
Combustatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo transformados em aacutegua dioacutexido de
carbono inorgacircnicos e outros componentes (reaccedilatildeo 9)
(9)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
20
Na oxidaccedilatildeo indireta onde um mediador (HClO H2S2O8 HO e outros) eacute eletroquimicamente
gerado para efetuar a oxidaccedilatildeo (Deng and Englehardt 2007 Anglada et al 2009) As reaccedilotildees
responsaacuteveis pela oxidaccedilatildeo indireta durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica satildeo as seguintes (Deng
and Englehardt 2007)
Reaccedilotildees anoacutedicas
(10)
(11)
(12)
Reaccedilotildees no seio da soluccedilatildeo
(13)
(14)
Reaccedilotildees catoacutedicas
(15)
(16)
Eletro-Fenton
Existem sistemas hiacutebridos que consistem em processos de oxidaccedilatildeo diferentes tais como
oxidaccedilatildeo Fenton sendo um meacutetodo frequentemente usado com o objetivo de aumentara
eficiecircncia dos meacutetodos eletroquiacutemicos (Atmaca 2009)
O processo Fenton tem atraiacutedo grande interesse devido agrave sua capacidade de gerar radicais
hidroxilo (HO) atraveacutes da decomposiccedilatildeo de H2O2 por Fe2+ em condiccedilotildees aacutecidas Aleacutem disso
pode ser aplicada a uma vasta gama de poluentes orgacircnicos devido agrave sua simplicidade e
facilidade de aplicaccedilatildeo em condiccedilotildees suaves de temperatura e pressatildeo A eficiecircncia deste
processo pode ser consideravelmente melhorada pela aplicaccedilatildeo de eletricidade para gerar
radicais HO adicionais chamando assim processo eletro-Fenton O processo eletro-Fenton
inclui as vantagens combinadas de eletroquiacutemica e os meacutetodos de tratamento Fenton Este
processo permite a produccedilatildeo de mais radicais HO sendo reforccedilada a oxidaccedilatildeo dos compostos
orgacircnicos Em meio aacutecido o poder oxidante de H2O2 pode ser melhorado com o meacutetodo
eletro-Fenton onde uma pequena quantidade de Fe2+ eacute adicionada como catalisador na
soluccedilatildeo contaminada para gerar HO e Fe3+ das reaccedilotildees de Fenton (Mohajeri et al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 3 ndash Materiais e Meacutetodos
O efluente utilizado neste trabalho foi recolhido agrave entrada do tratamento bioloacutegico numa
ETRS A amostra recolhida foi caraterizada tendo em conta os seguintes paracircmetros CQO
COf soacutelidos totais (ST) soacutelidos suspensos (SS) soacutelidos dissolvidos (SD) azoto amoniacal (N-
NH3) e azoto de Kjeldhal (NTK) Todas as anaacutelises foram efetuadas de acordo com o Standard
Methods encontrando-se as teacutecnicas usadas respectivamente nos anexos 1 a 3 Durante os
ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo forma recolhidas amostras agraves quais foram efetuadas as seguintes
anaacutelises CQO Carbono Orgacircnico Filtrado (COf) Azoto Total (NT) pH e condutividade
Nos pontos seguintes descrevem-se os reagentes os meacutetodos e as teacutecnicas utilizadas ao longo
do trabalho
31 ndash Reagentes
Na Tabela 2 encontram-se listados os reagentes usados para as vaacuterias determinaccedilotildees
analiacuteticas bem como o seu grau de pureza e marca
Tabela 2 ndash Reagentes utilizados na eletrocoagulaccedilatildeo e nos meacutetodos de anaacutelise
Reagentes Grau de Pureza Marca
Ensaios de EC e
determinaccedilotildees COf H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
CQO
K2Cr2O7 99 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
Ag2SO4 985 Carlo Erba
HgSO4 99 Fluka
FeH20N2O14S2 995 Merck
N-NH3 e TKN
NaOH 98 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
H3BO3 998 Panreac
K2SO4 998 AnalaR NORMAPUR
CuSO4 99-1005 Merck
Na2S2O3 1004 AnalaR NORMAPUR
Na2B4O7middot10H2O 995-105 Scharlau
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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32 ndash Paracircmetros de Controlo
Todos os paracircmetros de controlo foram determinados de acordo os meacutetodos que se encontram
nos anexos 1 a 3
Carecircncia Quiacutemica de Oxigeacutenio
A CQO foi determinada em todas as amostras apoacutes o ensaio de EC A determinaccedilatildeo foi atraveacutes
do meacutetodo tritrimeacutetrico em refluxo fechado (anexo 1)
O digestor utilizado foi um Spectroquant TR 420 e o titulador automaacutetico foi da Metrohm 876
Dosimat plus
Carbono Orgacircnico filtrado e Azoto total
O COf e o azoto total foram determinados em todas as amostras apoacutes o tratamento de EC
utilizando o equipamento Total Organic Carbon Analyzer da Shimadzu TOC-V CSH O meacutetodo
usado para determinar este paracircmetro foi o meacutetodo da combustatildeo a alta temperatura Antes
de proceder agrave medida do COf no referido aparelho as amostras da EC foram filtradas com
filtros de 1 μm e acidificadas com H2SO4 de forma a atingir pH 3 ndash 4
pH
Mediu-se o pH das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC no equipamento pHmeter
HI 931400
Condutividade
As medidas de condutividade das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC foram
efetuadas com um condutiviacutemetro Mettler Toledo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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33 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Apoacutes a caraterizaccedilatildeo inicial das amostras realizaram-se os ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo com
o objetivo de precipitar a mateacuteria suspensa e dissolvida existente no lixiviado Numa
primeira fase de tratamento com EC foram feitos ensaios de otimizaccedilatildeo das condiccedilotildees a
aplicar tendo-se variado primeiro a diferenccedila de potencial aplicada (entre 6 e 12 V)
Verificou-se que natildeo havia uma boa reprodutibilidade das condiccedilotildees experimentais pelo que
se passou a aplicar uma intensidade de corrente constante 25 A apresentando-se nesta
dissertaccedilatildeo apenas estes uacuteltimos resultados Foram realizados ensaios de 3 horas a pH
natural pH 6 e a pH 4 com agitaccedilatildeo (100 rpm) e sem agitaccedilatildeo com diluiccedilatildeo (12) e sem
diluiccedilatildeo A Fabela 3 apresenta um resumo dos ensaios realizados Todos os ensaios foram
repetidos tendo sido efetuados dois a cinco ensaios para cada condiccedilatildeo experimental a
testar e as amostras recolhidas a intervalos de tempo diferentes para inferir da
reprodutibilidade dos resultados experimentais O tratamento foi realizado com acircnodos e
caacutetodos de ferro ambos com aacutereas de 40 cm2 A Figura 5 ilustra o esquema de montagem
experimental usada na EC
Figura 5 - Montagem experimental usada no tratamento de EC Legenda 1 ndash Fonte de alimentaccedilatildeo
2 ndash Eleacutetrodos de ferro 3 ndash Ceacutelula contendo o lixiviado 4 ndash Agitador magneacutetico 5 ndash Placa de agitaccedilatildeo
0000
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 3 ndash Resumo das vaacuterias condiccedilotildees aplicadas ao longo dos ensaios realizados com uma intensidade
de corrente aplicada de 25 A
Diluiccedilatildeo Agitaccedilatildeo pH inicial
11
sem 4
sem 6
sem natural (83)
Com (100 rpm) natural (8hellip)
12 sem natural (83)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
25
Capiacutetulo 4 ndash Resultados e Discussatildeo
Este capiacutetulo encontra-se dividido em duas partes a primeira onde satildeo apresentados os
resultados obtidos nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo das amostras de lixiviado e a segunda
que conteacutem caacutelculos relacionados com remoccedilotildees especiacuteficas de carga orgacircnica por consumo
de ferro e de energia eleacutetrica
As amostras utilizadas neste estudo foram obtidas no aterro sanitaacuterio da Resistrela na
Capinha Concelho do Fundatildeo As amostras foram recolhidas no tanque de equalizaccedilatildeo agrave
entrada do tratamento bioloacutegico aiacute existente em Fevereiro de 2012 Nas Tabelas 4 e 5
apresentam-se os resultados obtidos na caracterizaccedilatildeo da amostra recolhida Para a
determinaccedilatildeo da CQO e do COf foram ensaiadas diferentes diluiccedilotildees tendo-se verificado que
as mais adequadas eram respetivamente 150 e 1200 Esta eacute uma amostra tiacutepica de um
lixiviado novo dada a sua CQO
Tabela 4 ndash Resultados de CQO e COf obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Diluiccedilatildeo CQO CQO mg O2L-1 Diluiccedilatildeo COf COf mgL-1
150 17622
1100 7196
125 17517
120 17515 1200 7310
110 10325
Tabela 5 ndash Resultados de condutividade pH ST SS SD azoto amoniacal e azoto total de Kjeldahl
obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Condutividade (15 ordmC) mscm-1 pH STgL-1 SSgL-1 SDgL-1 N-NH3
mgL-1
NTK
mgL-1
294 837 2370 115 2270 4485 5141
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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41 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Nesta secccedilatildeo encontram-se os resultados obtidos para as diferentes condiccedilotildees experimentais
ensaiadas tal como se encontra descrito na Tabela 3 Tal como jaacute foi referido anteriormente
todos os ensaios aqui apresentados foram realizados a uma intensidade de corrente aplicada
de 25 A
Cada uma das diferentes condiccedilotildees experimentais ensaiadas for repetida uma ou vaacuterias
vezes Para evitar grandes variaccedilotildees no volume dos ensaios e em simultacircneo haver
determinaccedilotildees da CQO a intervalos de tempos reduzidos as amostras em cada uma das
repeticcedilotildees foram recolhidas a tempos diferentes Deste modo por vezes para um
determinado tempo temos apenas um valor do paracircmetro em estudo ao qual continuamos a
chamar incorretamente ldquomeacutediardquo e para o qual consequentemente natildeo existe desvio
padratildeo A esses valores meacutedios da CQO foram ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau Na realidade
em alguns dos casos o ajuste de uma exponencial ou equaccedilatildeo do 2ordm grau podia ter sido
conseguido com resultados igualmente bons Contudo por razotildees de consistecircncia foram
sempre ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau
Para os outros paracircmetros de anaacutelise usados neste estudo COf NT pH e condutividade as
determinaccedilotildees natildeo foram tatildeo exaustivas apesar de terem sido calculadas sempre para mais
do que um ensaio Contudo seratildeo apresentados apenas os resultados para o ensaio em que
foram recolhidas mais amostras e que portanto apresenta um maior nuacutemero de resultados
411 ndash Amostras sem diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC agraves amostras de lixiviado sem diluiccedilatildeo a pH inicial natural com
e sem agitaccedilatildeo e a pH 6 e pH 4 sem agitaccedilatildeo Nas duas sub-secccedilotildees seguintes apresentam-
se respetivamente os resultados obtidos para a variaccedilatildeo ao longo do tempo da CQO e dos
restantes paracircmetros controlados COf NT condutividade e pH
4111 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo da CQO
Ensaios a pH natural sem agitaccedilatildeo
Realizaram-se 6 ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo de forma a determinar a evoluccedilatildeo
da CQO ao longo do tempo de ensaio Os resultados obtidos encontram-se na Tabela 6 e na
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 6 que tambeacutem contecircm informaccedilatildeo relativa agrave meacutedia e ao desvio padratildeo para os
resultados obtidos nos diferentes ensaios
Tabela 6 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo com a
respetiva meacutedia e desvio padratildeo
CQO g O2L
-1
t min A B C D E F Meacutedia DP
0 1851 1758 1866 1717 1775 1799 1794 057
10 1737
1683
1710 038
20 1701 1647
1674 038
30 1571
1522
1546 035
40 1593 1465 1499
1519 066
50 1411
1411
60 1350 1336
1328 1286 1331 1326 024
80 1278 1199 1300
1259 053
100 1244 1074
938
1085 153
120 1109 951 996
823 955 967 103
130
993
993
140
796 798
797 002
150
787 724
756 045
160
783 669
726 080
170
794 722
758 051
180
697 707 584 727 679 064
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 6 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo para as amostras recolhidas no ensaio de EC a pH natural
sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios A a F realizados
Consultando a Tabela 6 podemos concluir que em meacutedia para as 3 h de ensaio foram
removidos cerca de 11 g O2L-1 o que corresponde a uma remoccedilatildeo de CQO de 62
A anaacutelise da Figura 6 permite verificar que para o tempo de 180 minutos se comeccedila a verificar
a tendecircncia para a formaccedilatildeo de um patamar na curva ajustada aos dados experimentais o que
significa que se estaacute perto de se atingir o maacuteximo de remoccedilatildeo de CQO com uma eficiecircncia
energeacutetica aceitaacutevel
Ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo
Nos 4 ensaios de EC realizados a pH natural com agitaccedilatildeo (100 rpm) cujos resultados de CQO
se encontram na Tabela 7 e na Figura 7 verifica-se tal como no caso anterior uma boa
reprodutibilidade dos resultados A curva ajustada agrave meacutedia dos resultados apresenta uma
clara tendecircncia para formar um patamar a tempo inferior ao verificado no ensaio sem
agitaccedilatildeo Este facto traduz-se numa remoccedilatildeo de CQO menor que foi aqui de apenas 36 ao
fim de 3 h
Nestes ensaios pretendia-se minimizar problemas de passivaccedilatildeo do eleacutetrodo aumentando a
eficiecircncia EC Poreacutem a remoccedilatildeo da CQO foi menor provavelmente porque a agitaccedilatildeo
destruiacutea os flocos formados
y = 5E-07x3 - 4E-05x2 - 0071x + 17896 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
A
B
C
D
E
F
Meacutedia
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Tabela 7 ndash Resultados da variaccedilatildeo da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC
realizados a pH natural com agitaccedilatildeo
CQO g O2L-1
t min G H I J Meacutedia DP
0 1736 1817 1845 1698 1774 069
10
1800
1592 1696 147
30
1645
1529 1587 082
40 1601
1429 1515 121
60
1523 1445
1484 055
80 1381
1262 1321 084
100
1341
1212 1276 091
120 1218
1229
1224
130 1213
1125 1169 062
140 1236 1270
1253
150 1094
1087 1090
160 1086 1150
1118
170 1138 1193
1166
180 1138 1264 1196 965 1141 128
Figura 7 ndash Valores da CQO das amostras recolhidas ao longo do tempo nos ensaios de EC realizados a pH
natural com agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
y = 3E-07x3 + 8E-05x2 - 00603x + 17635 Rsup2 = 097
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
G
H
I
J
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
30
Ensaios a pH 6 sem agitaccedilatildeo
Para os 4 ensaios de EC realizadas a pH inicial 6 sem agitaccedilatildeo cujos resultados da CQO para
as amostras recolhidas se encontram na Tabela 8 e Figura 8 o pH da amostra foi ajustado
com H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC
Mais uma vez foi obtido o ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos resultados experimentais
com uma boa correlaccedilatildeo observando-se a formaccedilatildeo de um patamar para tempos superiores a
160 min A remoccedilatildeo total de CQO nas 3 h de ensaios foi de 64 ligeiramente superior ao
valor observando para o ensaio em que natildeo foi efetuada correccedilatildeo ao pH inicial da suspensatildeo
Tabela 8 ndash Resultados de CQO obtidos para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a pH 6
sem agitaccedilatildeo bem como a meacutedia e o desvio padratildeo para esses resultados
CQO g O2L
-1
t min K L M N Meacutedia DP
0 1758 1758 1848 1758 1780 045
10 1726
1758
1742 023
30
1544 1567 1555 016
40
1379
1379
60 1119
1206 1242 1189 063
80
986
1099 1043 081
100 810
904
857 066
120
831
826 828 003
130
721
721
140 647 683 733
687 043
150 624 691 719
678 049
160 628 591 731
650 073
170 630 595 707
644 057
180 635 598 689 607 632 041
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
31
Figura 8 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo par os diferentes ensaios de EC realizados a pH 6 sem
agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
Ensaios a pH 4 sem agitaccedilatildeo
Foram realizados 3 ensaios de EC a pH inicial 4 tendo-se efetuado a correccedilatildeo ao pH com
H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC Os resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO nos
diferentes ensaios encontram-se na Tabela 9 e na Figura 9 A meacutedia e o desvio padratildeo
apresentados na tabela foram calculados apenas com dois dos ensaios O e P uma vez que os
resultados obtidos no ensaio Q se afastam muito dos obtidos nos outros ensaios tal como se
pode verificar na Figura 9 Este resultado diferente ainda que com um andamento idecircntico
deve estar relacionado com algum erro experimental cometido
Uma equaccedilatildeo do 3ordm grau tambeacutem se ajusta com uma boa correlaccedilatildeo agrave meacutedia dos resultados
experimentais obtidos apresentando uma espeacutecie de patamar inicial para aleacutem do jaacute
habitual patamar final O andamento inicial da curva deve estar relacionado com a formaccedilatildeo
no iniacutecio do ensaio de partiacuteculas muito finas que vatildeo posteriormente dar origem aos
agregados que sedimentam Estas partiacuteculas finas levam mais tempo a sedimentar e
ldquocontaminamrdquo com mais facilidade as amostras recolhidas para a determinaccedilatildeo da CQO
dando origem a valores mais elevados
No cocircmputo geral a remoccedilatildeo da CQO foi inferior agrave dos outros ensaios realizados sem
agitaccedilatildeo tendo sido de 53
y = 1E-06x3 + 6E-05x2 - 01082x + 18182 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
K
L
M
N
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 9 ndash Resultados da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC realizados a pH 4
sem agitaccedilatildeo
CQO mg L-1
t min O P Q Meacutedia DP
0 1466 1342 1448 1404 067
10
1361 1491 1361 092
30
1363 1532 1363 120
40
1384
60
1074
1074
80 1071
1293 1071 157
100
813 1180 813 259
120 731
1062 731 234
130 679
679
140 721 635 1132 678 265
150 590 682
636 065
160 586 641 889 613 162
170 604 634
619 022
180 494 574 920 534 227
Figura 9 ndash Valores da CQO para as amostras recolhidas ao longo do tempo de EC para o ensaio realizado
a pH 4 sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia dos ensaios O e P
y = 2E-06x3 - 00006x2 - 00205x + 14095 Rsup2 = 098
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
O
P
Q
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade
e pH
Na Tabela 10 e na Figura 10 encontram-se os resultados obtidos para as variaccedilotildees de COf e de
NT nos ensaios realizados a pH natural sem e com agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo As
remoccedilotildees globais de COf para as diferentes condiccedilotildees experimentais apresentam posiccedilotildees
relativas semelhantes agraves observadas para a CQO o que eacute explicado pelo facto da remoccedilatildeo da
carga orgacircnica nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo se dar essencialmente por
floculaccedilatildeocoagulaccedilatildeo com apenas uma reduzida remoccedilatildeo de carga orgacircnica por oxidaccedilatildeo
anoacutedica
Quanto agraves remoccedilotildees de azoto total satildeo bastante mais reduzidas e com um padratildeo idecircntico ao
observado pelo COf e pela CQO Esta menor remoccedilatildeo do NT pode estar relacionada com o
facto do azoto total englobar diferentes formas de azoto e o processo de EC poder ser mais
adequado para a remoccedilatildeo de algumas das formas
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH independentemente do seu valor inicial observa-se um aumento ao
longo dos ensaios sendo o valor final do pH das suspensotildees ao fim de 3 h de
aproximadamente 13 Esta subida do pH estaacute relacionada com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que
estatildeo na base da formaccedilatildeo de flocos e que iraacute levar agrave remoccedilatildeo da carga orgacircnica da
suspensatildeo
Em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo da condutividade ao longo dos ensaios observam-se que ao longo dos
ensaios realizados a diferentes condiccedilotildees experimentais sucessivos aumentos e reduccedilotildees
Estes periacuteodos devem estar relacionados respetivamente com fases de maior formaccedilatildeo de
hidroacutexidos com elevada condutividade com fases de formaccedilatildeo de flocos e consequente
precipitaccedilatildeo e reduccedilatildeo de condutividade
Tabela 10 - Remoccedilotildees de COf e de NT obtidas nos ensaios de EC a pH natural sem e com
agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo
Remoccedilatildeo COf NT
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 60 37
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo 100 rpm 50 28
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo 70 43
2611 - pH 4 - s agitaccedilatildeo 57 33
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 10 ndash Variaccedilatildeo da COf e NT relativos no tempo para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a)
pH natural sem agitaccedilatildeo b) pH 6 sem agitaccedilatildeo c) pH 4 sem agitaccedilatildeo d) pH natural com agitaccedilatildeo
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
Tempo minutos
pH natural com agitaccedilatildeo
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH natural
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempominutos
pH 6
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH 4
COf NT
a) b)
c) d)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 11 ndash Valores da condutividade e do pH para as amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC
realizados sem agitaccedilatildeo a) pH natural b) pH 6 e c) pH 4
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12 com o objetivo de estudar o
efeito da diluiccedilatildeo sobre a eficiecircncia do meacutetodo Na Tabela 11 e na Figura 12 encontram-se os
resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo de ensaio para os dois testes
realizados bem como a meacutedia e o desvio padratildeo dos dados recolhidos Observa-se uma
grande dispersatildeo de resultados na parte final do ensaio apoacutes 2 h que se traduz num
coeficiente de correlaccedilatildeo da equaccedilatildeo de 3ordf ordem ajustada aos dados experimentais pior
que os anteriores Para este resultado tambeacutem teraacute contribuiacutedo o facto de apenas se terem
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 6
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 4
Cond
pH
pH
a) b)
c)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
36
realizado 2 ensaios Tal como nos casos anteriores observou-se a tendecircncia para a formaccedilatildeo
de um patamar na curva ajustada para tempos superiores a 2 h
Apesar da remoccedilatildeo da CQO ter sido de cerca de 72 valor mais elevado do que nos ensaios
sem diluiccedilatildeo note-se que a remoccedilatildeo absoluta de CQO for muito inferior tendo sido cerca de
6 g Lmdash1 quando nos casos anteriores se tinham observado valores superiores a 11 g Lmdash1
Tabela 11 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
CQO g O2L
-1
t min R S Meacutedia DP
0 785 900 843 081
10
866 866
30 601 669 635 049
60
538 538
100 379 449 414 050
120 293
293
130 270
270
140 281 350 315 049
150 201 346 273 102
160 200 360 280 114
170 197 382 290 131
180 162 314 238 108
Figura 12 ndash Variaccedilatildeo da CQO das amostras recolhidas ao longo da EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
y = -8E-08x3 + 00002x2 - 00704x + 8727 Rsup2 = 098
00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
R
S
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Quanto agrave variaccedilatildeo do pH ao longo dos ensaios (Figura 13) foi idecircntica agrave dos ensaios sem
diluiccedilatildeo ie aumentou durante o ensaio ateacute atingir o valor de aproximadamente 13 e
mantendo-se nesse valor ateacute ao fim do ensaio A variaccedilatildeo da condutividade (Figura 13)
apresentou tambeacutem um comportamento semelhante ao dos ensaios sem diluiccedilatildeo embora com
variaccedilotildees menos bruscas o que eacute normal pois a concentraccedilatildeo de poluentes existentes e
hidroacutexidos formados estaacute reduzida a metade
Figura 13 ndash Variaccedilatildeo da condutividade e do pH ao longo EC realizado a pH natural com diluiccedilatildeo de 12
sem agitaccedilatildeo
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados
Na Figura 14 comparam-se as remoccedilotildees relativas de CQO de COf e de NT para os ensaios
realizados a diferentes valores de pH inicial sem agitaccedilatildeo Verifica-se que as maiores
remoccedilotildees de CQO foram obtidas para pH inicial natural e 6 A este uacuteltimo pH tambeacutem se
observaram as maiores remoccedilotildees absolutas de COf e de TN
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural com diluiccedilatildeo
Cond pH
pH
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 14 - Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e NT obtidas apoacutes 3h de tratamento de EC a pH
inicial natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo
Quando se comparam os ensaios realizados a pH natural com e sem agitaccedilatildeo (Figura 15)
observam-se remoccedilotildees absolutas de CQO de COf e de NT superiores para o ensaio realizado
sem agitaccedilatildeo Efetivamente a agitaccedilatildeo parece natildeo favorecer a formaccedilatildeo dos flocos ou
mesmo provocar a sua desagregaccedilatildeo
Aparentemente o facto de diluir o lixiviado original antes de efetuar o ensaio de
eletrocoagulaccedilatildeo tambeacutem natildeo introduz alteraccedilotildees positivas nos resultados pois a diluiccedilatildeo
leva a que as remoccedilotildees absolutas dos paracircmetros em anaacutelise decresccedilam significativamente
(Figura 16) O efeito da concentraccedilatildeo parece ser de extrema importacircncia sendo que quando
a concentraccedilatildeo eacute superior se devem formar flocos com massa criacutetica para sedimentarem com
maior facilidade
Na Figura 17 faz-se uma anaacutelise da remoccedilatildeo absoluta da CQO nas diferentes horas de ensaio
para os testes realizados a diferentes valores de pH inicial com e sem agitaccedilatildeo Verifica-se
que
A pH natural sem agitaccedilatildeo a remoccedilatildeo da CQO eacute a mais regular ao longo do tempo
Para os ensaios realizados a pH inicial 4 e 6 a remoccedilatildeo para a 3ordf hora eacute bastante
inferior agraves remoccedilotildees obtidas para as duas primeiras horas
Nos ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo a remoccedilatildeo durante a 3ordf hora eacute
miacutenima natildeo se justificando o prolongamento do ensaio para aleacutem de 2 h
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
39
verificamos uma remoccedilatildeo mais elevada da CQO na primeira hora de ensaio a pH 6 sem
agitaccedilatildeo Relativamente agrave segunda hora natildeo se verifica diferenccedilas significativas No entanto
na 3ordf hora verifica-se uma maior remoccedilatildeo no ensaio a pH natural sem agitaccedilatildeo
Figura 15 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC a pH inicial
natural com e sem agitaccedilatildeo
Figura 16 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC realizada a pH
inicial natural com e sem diluiccedilatildeo da amostra inicial
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 11 - pH natural - c agitaccedilatildeo 100 rpm
X0-X
CQO
COf
NT
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 12 - pH natural - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
40
Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
41
Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
42
Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
43
Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
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Precipitaccedilatildeo Quiacutemica
A precipitaccedilatildeo quiacutemica tem sido muito utilizada como preacute-tratamento com o objetivo de
remover o azoto amoniacal Alguns estudos confirmaram que o desempenho do processo de
lamas ativadas poderia ser significativamente afetado por uma elevada concentraccedilatildeo de
azoto amoniacal pois a remoccedilatildeo de CQO diminui de 95 para 79 quando a concentraccedilatildeo de
azoto amoniacal no efluente aumenta de 50 para 800 mg L-1 (Renou et al 2008) Nestes
casos a precipitaccedilatildeo quiacutemica pode ser usada para aumentar o rendimento dos processos
bioloacutegicos
Adsorccedilatildeo
A adsorccedilatildeo de poluentes em carbono ativado em colunas ou na forma de poacute proporciona
uma melhor reduccedilatildeo dos niacuteveis de CQO bastante melhor que a resultante do uso de meacutetodos
quiacutemicos qualquer que seja a concentraccedilatildeo da mateacuteria orgacircnica A principal desvantagem
deste meacutetodo eacute a necessidade de regeneraccedilatildeo frequente das colunas ou em alternativa um
consumo elevado de carvatildeo ativado em poacute
A adsorccedilatildeo por carvatildeo ativado tem sido utilizado juntamente como o tratamento bioloacutegico
para o tratamento eficaz de lixiviado de aterro Os compostos natildeo biodegradaacuteveis a CQO
inerte e a cor podem ser reduzidas por este processo a niacuteveis aceitaacuteveis para lixiviados
tratados biologicamente (Renou et al 2008)
Air stripping
O esgotamento de soluccedilotildees eacute o meacutetodo mais comum para eliminar elevadas concentraccedilotildees de
azoto amoniacal no tratamento de aacuteguas residuais Por norma encontram-se niacuteveis elevados
de azoto amoniacal nos lixiviados e este meacutetodo pode ser bem sucedido para a eliminaccedilatildeo
deste poluente Para que este meacutetodo seja eficiente eacute necessaacuterio usar valores de pH elevados
e tratar o gaacutes libertado com H2SO4 ou HCl No entanto este meacutetodo apresenta alguns
inconvenientes nomeadamente o NH3 que eacute libertado para a atmosfera podendo causar um
grave problema de poluiccedilatildeo se o amoniacuteaco natildeo for bem absorvido nas soluccedilotildees de H2SO4 ou
HCl Outros problemas na torre de extraccedilatildeo satildeo causados pelo carbonato de caacutelcio utilizado
no ajuste do pH e a formaccedilatildeo de espumas o que impotildee a utilizaccedilatildeo de torres de extraccedilatildeo
grande (Renou et al 2008)
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Oxidaccedilatildeo Quiacutemica
A oxidaccedilatildeo quiacutemica eacute um meacutetodo que pode ser usado para o tratamento de efluentes
contendo compostos refrataacuterios como os lixiviados Recentemente tem-se verificado um
interesse crescente em processos apelidados de processos oxidativos avanccedilados (POA) (Renou
et al 2008) A maioria deles com excepccedilatildeo da ozonizaccedilatildeo simples que utiliza apenas O3 usa
uma combinaccedilatildeo de oxidantes fortes tais como O3 e H2O2 irradiaccedilatildeo ultravioleta ultrasons
ou feixe de eletrotildees e catalisadores (iotildees metaacutelicos de transiccedilatildeo ou fotocalisadores) tais
como iotildees de ferro (oxidaccedilatildeo de Fenton) e TiO2 (Renou et al 2008 Vilar et al 2011 Cortez
et al 2011) No entanto verificam-se alguns inconvenientes na aplicaccedilatildeo de POAs dos quais
se destacam os consumos elevados de energia eleacutetrica e a necessidade de doses elevadas de
oxidante para ocorrer a mineralizaccedilatildeo completa dos poluentes tornando os processos
economicamente caros (Renou et al 2008 Wiszniowski et al 2006)
244 Tratamento por Membranas
A microfiltraccedilatildeo a nanofiltraccedilatildeo a ultrafiltraccedilatildeo e a osmose inversa satildeo os principais
processos de membrana aplicados no tratamento de lixiviado de aterros sanitaacuterios (Renou et
al 2008)
Microfiltraccedilatildeo
A microfiltraccedilatildeo eacute eficaz na remoccedilatildeo de coloides e de material em suspensatildeo Poreacutem natildeo
pode ser utilizado sozinho sendo usado como um preacute-tratamento de outro processo de
membranas como ultrafiltraccedilatildeo nanofiltraccedilatildeo e osmose inversa (Renou et al 2008)
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Nanofiltraccedilatildeo
A tecnologia de nanofiltraccedilatildeo tem uma abordagem versaacutetil para alcanccedilar vaacuterios objetivos da
qualidade da aacutegua tais como controle de contaminantes orgacircnicos inorgacircnicos e
microbianos As membranas de nanofiltraccedilatildeo estudadas normalmente satildeo feitas de filmes
polimeacutericos com um cut-off molecular entre 200 e 2000 Da A alta taxa de rejeiccedilatildeo de iotildees
sulfatos e de mateacuteria orgacircnica dissolvida juntamente com a baixa rejeiccedilatildeo de cloreto de
soacutedio reduz o volume do concentrado Poreacutem a aplicaccedilatildeo bem sucedida desta tecnologia
requer um controlo eficaz das incrustaccedilotildees da membrana Na realidade um grande gama de
constituintes podem contribuir para a formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees na membrana como
substacircncias orgacircnicas e inorgacircnicas dissolvidas partiacuteculas coloidais e suspensas (Renou et al
2008)
Ultrafiltraccedilatildeo
A ultrafiltraccedilatildeo (UF) eacute eficaz para eliminar macromoleacuteculas e pequenas partiacuteculas mas eacute
fortemente dependente do tipo de material que constitui a membrana A UF por ser utilizada
como ferramenta para fracionar mateacuteria orgacircnica e tambeacutem avaliar a massa molecular
predominante de poluentes orgacircnicos Por outro lado testes do permeado da membrana pode
fornecer informaccedilatildeo sobre a recalcitracircncia e a toxicidade das fraccedilotildees permeadas (Renou et
al 2008)
Osmose Inversa
A osmose inversa (OI) parece ser um dos meacutetodos mais promissores e eficiente entre os novos
processos de tratamento de lixiviados No passado vaacuterios estudos realizados tanto em
laboratoacuterio como agrave escala industrial demonstraram elevados desempenhos da OI na
separaccedilatildeo de poluentes de lixiviados No entanto dois problemas foram identificados como
grandes inconvenientes para aplicaccedilatildeo destes processos no tratamento de lixiviados que satildeo
a formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees na membrana (impondo a necessidade de um preacute-tratamento
extensivo ou a limpeza quiacutemica das membranas resultando numa vida curta das membranas e
diminuindo a produtividade do processo) e a geraccedilatildeo de grande volume de concentrado (que
tem de ser descarregado ou ainda tratado) (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
14
245 Tratamentos Eletroquiacutemicos
Nos uacuteltimos anos meacutetodos eletroquiacutemicos foram aplicados no tratamento de mateacuteria orgacircnica
com elevada toxicidade e baixa degrabilidade bioloacutegica Meacutetodos tais como eletrocoagulaccedilatildeo
(EC) oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica e eletro-foto-oxidaccedilatildeo foram frequentemente utilizados no
tratamento de aacuteguas residuais origem tecircxtil e da industria do azeite No tratamento de
lixiviado estes meacutetodos tambeacutem se tornaram importantes Na maioria dos estudos
especialmente o meacutetodo de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica foi estudado com o objetivo de aumentar
a eficiecircncia do meacutetodo testando vaacuterios paracircmetros nomeadamente materiais do acircnodo que
tenham elevada atividade eletrocataliacutetica e elevado potencial de produccedilatildeo de oxigeacutenio ativo
(Atmaca 2009)
ElectrocuagulaccedilatildeoFlotaccedilatildeo
A eletrocoagulaccedilatildeo (EC) eacute uma teacutecnica eletroquiacutemica considerada bastante simples que
requer equipamento baacutesico e que pode reduzir consideravelmente a carga orgacircnica (Ilhan et
al 2008) A EC envolve a produccedilatildeo de coagulantes in situ por aplicaccedilatildeo de uma diferenccedila de
potencial entre os eleacutetrodos atraveacutes de uma fonte de corrente externa levando agrave oxidaccedilatildeo do
acircnodo (Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009) A quantidade de metal dissolvido ou depositado
depende da quantidade de eletricidade que passa atraveacutes da soluccedilatildeo (Liu et al 2010) A
reaccedilatildeo que descreve a oxidaccedilatildeo do metal M de que eacute formado o acircnodo eacute a seguinte
No acircnodo
(1)
No caacutetodo em meio aacutecido pode dar-se a reaccedilatildeo de formaccedilatildeo do H2 por reduccedilatildeo dos prototildees
(reaccedilatildeo 2) ou em meio alcalino por reduccedilatildeo da H2O (reaccedilatildeo 3) Em ambos os casos o pH
aumenta durante a eletroacutelise e os iotildees Fe2+ reagem para formar hidroacutexidos metaacutelicos (reaccedilatildeo
4)
(2)
(3)
(4)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
15
O OH- produzido na reaccedilatildeo 4 causa um aumento do pH durante a eletroacutelise (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Os metais mais usados como acircnodos satildeo o Fe e o Al dando origem respectivamente aos iotildees
Fe2+ e Al3+ que se hidrolizam imediatamente a ferro polimeacuterico ou hidroacutexido de alumiacutenio na
presenccedila de O2 Estes hidroacutexidos polimeacutericos como Fe(H2O)63+ Fe(H2O)5(OH)2+
Fe(H2O)4(OH)2+ Fe2(H2O)8(OH)24+ e Fe2(H2O)6(OH)4
4+ ou Al(OH)2+ Al(OH)2+ Al2(OH)2
4+Al(OH)4minus
Al6(OH)153+ Al7(OH)17
4+ satildeo excelentes agentes coagulantes Os gases envolvidos no eleacutectrodo
podem colapsar e causar flotaccedilatildeo das partiacuteculas coaguladas (Mollah et al 2004 Liu et al
2010)
(5)
(6)
Quando se utilizam acircnodos de ferro Fe(OH)3 precipita a pH superior a 55 (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Os prototildees produzidos nas reaccedilotildees 5 e 6 podem ser diretamente reduzidos a H2 gasoso no
caacutetodo segundo a reaccedilatildeo 7 (Ilhan et al 2008 Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009)
(7)
Em meio aacutecido a pH inferior a 5 eacute dissolvida uma quantidade de acircnodo de ferro maior do
que a esperada pela lei de Faraday devido ao ataque quiacutemico de prototildees (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Principais fatores que influenciam a EC
Densidade de Corrente
A densidade de corrente aplicada eacute importante na EC uma vez que eacute o uacutenico paracircmetro
operacional que pode ser controlado diretamente Neste sistema a densidade de corrente
determina a quantidade de iotildees Al3+ ou Fe2+ que satildeo libertados dos respetivos eleacutetrodos (Chen
2004)
Temperatura
A temperatura tem influecircncia na EC Estudos efetuados sobre a oxidaccedilatildeodissoluccedilatildeo de
acircnodos de Al no intervalo de temperatura de 2 a 90 ordmC concluiacuteram que a eficiecircncia de
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
16
corrente relativa ao acircnodo de Al aumenta rapidamente quando a temperatura da mistura
reacional varia de 2 a 30 ordmC O aumento da temperatura vai acelerar a velocidade de
destruiccedilatildeo da membrana de oacutexido aumentando a eficiecircncia de corrente Poreacutem quando a
temperatura sobe acima de 60 ordmC a eficiecircncia de corrente comeccedila a baixar Neste caso o
volume do coloacuteide Al(OH)3 diminui e os poros formados no acircnodo de Al fecham- se Estes
fatores devem ser responsaacuteveis pela diminuiccedilatildeo da eficiecircncia de corrente (Liu et al 2010
Chen 2004)
pH
O pH da soluccedilatildeo tem um papel importante nos processos de EC (Liu et al 2010) Os efeitos do
pH de misturas reacionais ou de aacuteguas residuais na EC refletem-se na eficiecircncia de corrente e
na solubilidade dos hidroacutexidos de metal formados
Geralmente a eficiecircncia de corrente dos processos de EC com alumiacutenio eacute mais elevada em
condiccedilotildees aacutecidas ou alcalinas do que em condiccedilotildees neutras O desempenho do tratamento
depende da natureza dos poluentes sendo a melhor remoccedilatildeo de poluente obtida a pH
proacuteximo de 7 O consumo de energia eacute no entanto maior a pH neutro devido agrave variaccedilatildeo da
condutividade Para condutividades elevadas o efeito de pH natildeo eacute significativo (Chen 2004)
Na gama de pH 4 ndash 9 formam-se Al(OH)2+ Al(OH)2+ Al2(OH)2
4+ Al(OH)3 e Al13(OH)327+ A
superfiacutecie destes compostos eacute carregada positivamente o que pode levar agrave neutralizaccedilatildeo
eletroquiacutemica por adsorccedilatildeo
A pH gt 10 forma-se maioritariamente Al(OH)4- e o efeito de coagulaccedilatildeo baixa rapidamente A
pH baixo Al3+ eacute o iatildeo maioritaacuterio e natildeo tem efeito coagulante
A evoluccedilatildeo de H2 no caacutetodo iraacute aumentar a concentraccedilatildeo de OH- Assim o pH na soluccedilatildeo
aquosa aumenta quando o pH da aacutegua original estaacute no intervalo 4 ndash 9 No entanto quando o
pH da aacutegua original eacute maior do que 9 o pH da aacutegua tratada iraacute diminuir (Liu et al 2010)
Materiais dos Eleacutetrodo
A Coagulaccedilatildeo Quiacutemica (CQ) e a EC baseiam-se no mesmo fenoacutemeno no qual as partiacuteculas
carregadas em suspensatildeo coloidal satildeo neutralizadas por colisatildeo muacutetua com iotildees de hidroacutexidos
metaacutelicos e aglomerados seguido de sedimentaccedilatildeo e flutuaccedilatildeo A diferenccedila entre EC e CQ eacute
principalmente a forma como o ferro ou alumiacutenio satildeo facultados agrave soluccedilatildeo A EC eacute um
processo que consiste em criar flocos de hidroacutexido metaacutelico por eletrodissoluccedilatildeo de acircnodos
soluacuteveis (Fe ou Al) enquanto que a CQ consiste em hidrolisar sais metaacutelicos de ferro ou
alumiacutenio sendo os sulfatos e os cloretos feacuterricos e de alumiacutenio os mais usados como
coagulantes no tratamento de aacutegua Algumas vantagens da EC relativamente CQ satildeo (Liu et
al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
17
1 Na coagulaccedilatildeo quiacutemica a hidroacutelise de sais metaacutelicos conduz a uma diminuiccedilatildeo do pH
sendo sempre necessaacuterio corrigir o pH do efluente A coagulaccedilatildeo quiacutemica eacute altamente
sensiacutevel agraves variaccedilotildees do pH e uma coagulaccedilatildeo eficaz eacute obtida a pH 6-7 Na
eletrocoagulaccedilatildeo o efeito da neutralizaccedilatildeo torna-se efetivo numa gama ampla de pH
entre 4 e 9
2 Os flocos formados pela EC apesar de similares aos da CQ tendem a ser maiores
contendo menos ligaccedilotildees com a aacutegua sendo resistentes ao aacutecido e muito mais
estaacuteveis A CQ eacute sempre seguida de uma sedimentaccedilatildeo e uma filtraccedilatildeo enquanto que
o processo de EC pode ser seguido pela sedimentaccedilatildeo ou flutuaccedilatildeo naturais As bolhas
de gaacutes produzidas durante a eletroacutelise podem levar os poluentes para a superfiacutecie da
soluccedilatildeo onde podem ser mais facilmente concentrados e removidos
3 As lamas formadas pela EC satildeo facilmente fixaacuteveis e faacuteceis de separar da aacutegua porque
satildeo compostas maioritariamente de oacutexidoshidroacutexidos metaacutelicos Apesar disto esta eacute
uma teacutecnica de baixa produccedilatildeo de lamas
4 O uso de produtos quiacutemicos eacute evitado no processo de EC Assim natildeo eacute preciso
neutralizar o excesso de quiacutemicos e eacute evitada uma poluiccedilatildeo secundaacuteria causada por
substacircncias quiacutemicas que satildeo adicionadas pois na EC apenas se verifica a
solubilizaccedilatildeo dos acircnodos
5 O processo de EC tem a vantagem de tratar o efluente com temperaturas baixas e
baixa turvaccedilatildeo Nestas condiccedilotildees a CQ tem dificuldade em encontrar um resultado
satisfatoacuterio
6 A EC requer equipamento simples e eacute faacutecil de operar
As principais desvantagens da EC satildeo (Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009)
Passivaccedilatildeo do acircnodo pela deposiccedilatildeo de lamas nos eleacutectrodos que pode inibir o
processo eletroliacutetico no modo de operaccedilatildeo contiacutenuo
Altas concentraccedilotildees de iotildees ferro e alumiacutenio no efluente que tecircm que ser removidas
posteriormente
Na Figura 3 apresenta-se um esquema do mecanismo reacional de eletrocoagulaccedilatildeo
eletrofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 3 - Esquema do processo de eletrocoagulaccedilatildeo (adaptado de Mollah et al 2004)
A eletrocoagulaccedilatildeo eacute eficiente na remoccedilatildeo de soacutelidos suspensos bem como oacuteleos e gorduras
Provou-se ser eficaz no tratamento de aacutegua potaacutevel para operaccedilotildees marinhas e mesmo para o
abastecimento de aacutegua para processos industriais (Chen 2004)
Oxidaccedilatildeo Eletroquiacutemica
A oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica tem sido amplamente investigada como um meio eficaz de controlo
de poluiccedilatildeo da aacutegua e no tratamento de aacuteguas residuais Uma vantagem importante da
oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute oxidar poluentes orgacircnicos em CO2 e aacutegua a fim de evitar um
problema de mudanccedila de uma fase para outra dos contaminantes Tambeacutem a operaccedilatildeo a
temperatura ambiente e pressatildeo atmosfeacuterica impede volatilizaccedilatildeo e a descarga dos resiacuteduos
que natildeo satildeo tratados e a reaccedilatildeo pode ser simplesmente terminada (Deng and Englehardt
2007) O processo de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute particularmente interessante uma vez que os
eletrotildees fornecidos permitem uma versaacutetil eficiente facilmente automatizaacutevel e limpa
tecnologia (Panizza et al 2010)
Nos uacuteltimos anos os processos oxidativos avanccedilados (POA) tecircm sido propostos como uma
alternativa eficiente e emergente para o tratamento de efluentes que contecircm poluentes
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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toacutexicos ou refrataacuterios Muitos processos tais como oxidaccedilatildeo de Fenton ozonizaccedilatildeo oxidaccedilatildeo
eletroquiacutemica e os seus processos combinados foram investigados (Zhou et al 2011)
Durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica os poluentes podem ser oxidados quer diretamente como
indiretamente (Deng and Englehardt 2007 Primo et al 2009 Zhang et al 2011) isto eacute no
acircnodo alguns compostos podem ser diretamente oxidados Aleacutem disso reaccedilotildees de oxidaccedilatildeo
podem ocorrer no seio da soluccedilatildeo atraveacutes de espeacutecies oxidantes geradas electroliticamente
Propotildee-se que a degradaccedilatildeo de amoniacuteaco ocorre principalmente devido ao processo de
oxidaccedilatildeo indirecta na presenccedila de iotildees cloreto No entanto a oxidaccedilatildeo de amoniacuteaco pode
levar a formaccedilatildeo de iotildees nitrato (Primo et al 2009)
A Figura 4 ilustra os diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo (Anglaba et al 2009)
Figura 4 - Diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica (a) oxidaccedilatildeo directa e (b) oxidaccedilatildeo indirecta (adaptado de Anglada et al 2009)
Na oxidaccedilatildeo direta os poluentes satildeo destruiacutedos diretamente na superfiacutecie do acircnodo e pode
tomar duas vias diferentes
Conversatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo apenas parcialmente oxidados (reaccedilatildeo
8) podendo ser necessaacuterio um tratamento subsequente
(8)
Combustatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo transformados em aacutegua dioacutexido de
carbono inorgacircnicos e outros componentes (reaccedilatildeo 9)
(9)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Na oxidaccedilatildeo indireta onde um mediador (HClO H2S2O8 HO e outros) eacute eletroquimicamente
gerado para efetuar a oxidaccedilatildeo (Deng and Englehardt 2007 Anglada et al 2009) As reaccedilotildees
responsaacuteveis pela oxidaccedilatildeo indireta durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica satildeo as seguintes (Deng
and Englehardt 2007)
Reaccedilotildees anoacutedicas
(10)
(11)
(12)
Reaccedilotildees no seio da soluccedilatildeo
(13)
(14)
Reaccedilotildees catoacutedicas
(15)
(16)
Eletro-Fenton
Existem sistemas hiacutebridos que consistem em processos de oxidaccedilatildeo diferentes tais como
oxidaccedilatildeo Fenton sendo um meacutetodo frequentemente usado com o objetivo de aumentara
eficiecircncia dos meacutetodos eletroquiacutemicos (Atmaca 2009)
O processo Fenton tem atraiacutedo grande interesse devido agrave sua capacidade de gerar radicais
hidroxilo (HO) atraveacutes da decomposiccedilatildeo de H2O2 por Fe2+ em condiccedilotildees aacutecidas Aleacutem disso
pode ser aplicada a uma vasta gama de poluentes orgacircnicos devido agrave sua simplicidade e
facilidade de aplicaccedilatildeo em condiccedilotildees suaves de temperatura e pressatildeo A eficiecircncia deste
processo pode ser consideravelmente melhorada pela aplicaccedilatildeo de eletricidade para gerar
radicais HO adicionais chamando assim processo eletro-Fenton O processo eletro-Fenton
inclui as vantagens combinadas de eletroquiacutemica e os meacutetodos de tratamento Fenton Este
processo permite a produccedilatildeo de mais radicais HO sendo reforccedilada a oxidaccedilatildeo dos compostos
orgacircnicos Em meio aacutecido o poder oxidante de H2O2 pode ser melhorado com o meacutetodo
eletro-Fenton onde uma pequena quantidade de Fe2+ eacute adicionada como catalisador na
soluccedilatildeo contaminada para gerar HO e Fe3+ das reaccedilotildees de Fenton (Mohajeri et al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 3 ndash Materiais e Meacutetodos
O efluente utilizado neste trabalho foi recolhido agrave entrada do tratamento bioloacutegico numa
ETRS A amostra recolhida foi caraterizada tendo em conta os seguintes paracircmetros CQO
COf soacutelidos totais (ST) soacutelidos suspensos (SS) soacutelidos dissolvidos (SD) azoto amoniacal (N-
NH3) e azoto de Kjeldhal (NTK) Todas as anaacutelises foram efetuadas de acordo com o Standard
Methods encontrando-se as teacutecnicas usadas respectivamente nos anexos 1 a 3 Durante os
ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo forma recolhidas amostras agraves quais foram efetuadas as seguintes
anaacutelises CQO Carbono Orgacircnico Filtrado (COf) Azoto Total (NT) pH e condutividade
Nos pontos seguintes descrevem-se os reagentes os meacutetodos e as teacutecnicas utilizadas ao longo
do trabalho
31 ndash Reagentes
Na Tabela 2 encontram-se listados os reagentes usados para as vaacuterias determinaccedilotildees
analiacuteticas bem como o seu grau de pureza e marca
Tabela 2 ndash Reagentes utilizados na eletrocoagulaccedilatildeo e nos meacutetodos de anaacutelise
Reagentes Grau de Pureza Marca
Ensaios de EC e
determinaccedilotildees COf H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
CQO
K2Cr2O7 99 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
Ag2SO4 985 Carlo Erba
HgSO4 99 Fluka
FeH20N2O14S2 995 Merck
N-NH3 e TKN
NaOH 98 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
H3BO3 998 Panreac
K2SO4 998 AnalaR NORMAPUR
CuSO4 99-1005 Merck
Na2S2O3 1004 AnalaR NORMAPUR
Na2B4O7middot10H2O 995-105 Scharlau
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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32 ndash Paracircmetros de Controlo
Todos os paracircmetros de controlo foram determinados de acordo os meacutetodos que se encontram
nos anexos 1 a 3
Carecircncia Quiacutemica de Oxigeacutenio
A CQO foi determinada em todas as amostras apoacutes o ensaio de EC A determinaccedilatildeo foi atraveacutes
do meacutetodo tritrimeacutetrico em refluxo fechado (anexo 1)
O digestor utilizado foi um Spectroquant TR 420 e o titulador automaacutetico foi da Metrohm 876
Dosimat plus
Carbono Orgacircnico filtrado e Azoto total
O COf e o azoto total foram determinados em todas as amostras apoacutes o tratamento de EC
utilizando o equipamento Total Organic Carbon Analyzer da Shimadzu TOC-V CSH O meacutetodo
usado para determinar este paracircmetro foi o meacutetodo da combustatildeo a alta temperatura Antes
de proceder agrave medida do COf no referido aparelho as amostras da EC foram filtradas com
filtros de 1 μm e acidificadas com H2SO4 de forma a atingir pH 3 ndash 4
pH
Mediu-se o pH das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC no equipamento pHmeter
HI 931400
Condutividade
As medidas de condutividade das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC foram
efetuadas com um condutiviacutemetro Mettler Toledo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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33 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Apoacutes a caraterizaccedilatildeo inicial das amostras realizaram-se os ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo com
o objetivo de precipitar a mateacuteria suspensa e dissolvida existente no lixiviado Numa
primeira fase de tratamento com EC foram feitos ensaios de otimizaccedilatildeo das condiccedilotildees a
aplicar tendo-se variado primeiro a diferenccedila de potencial aplicada (entre 6 e 12 V)
Verificou-se que natildeo havia uma boa reprodutibilidade das condiccedilotildees experimentais pelo que
se passou a aplicar uma intensidade de corrente constante 25 A apresentando-se nesta
dissertaccedilatildeo apenas estes uacuteltimos resultados Foram realizados ensaios de 3 horas a pH
natural pH 6 e a pH 4 com agitaccedilatildeo (100 rpm) e sem agitaccedilatildeo com diluiccedilatildeo (12) e sem
diluiccedilatildeo A Fabela 3 apresenta um resumo dos ensaios realizados Todos os ensaios foram
repetidos tendo sido efetuados dois a cinco ensaios para cada condiccedilatildeo experimental a
testar e as amostras recolhidas a intervalos de tempo diferentes para inferir da
reprodutibilidade dos resultados experimentais O tratamento foi realizado com acircnodos e
caacutetodos de ferro ambos com aacutereas de 40 cm2 A Figura 5 ilustra o esquema de montagem
experimental usada na EC
Figura 5 - Montagem experimental usada no tratamento de EC Legenda 1 ndash Fonte de alimentaccedilatildeo
2 ndash Eleacutetrodos de ferro 3 ndash Ceacutelula contendo o lixiviado 4 ndash Agitador magneacutetico 5 ndash Placa de agitaccedilatildeo
0000
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 3 ndash Resumo das vaacuterias condiccedilotildees aplicadas ao longo dos ensaios realizados com uma intensidade
de corrente aplicada de 25 A
Diluiccedilatildeo Agitaccedilatildeo pH inicial
11
sem 4
sem 6
sem natural (83)
Com (100 rpm) natural (8hellip)
12 sem natural (83)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
25
Capiacutetulo 4 ndash Resultados e Discussatildeo
Este capiacutetulo encontra-se dividido em duas partes a primeira onde satildeo apresentados os
resultados obtidos nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo das amostras de lixiviado e a segunda
que conteacutem caacutelculos relacionados com remoccedilotildees especiacuteficas de carga orgacircnica por consumo
de ferro e de energia eleacutetrica
As amostras utilizadas neste estudo foram obtidas no aterro sanitaacuterio da Resistrela na
Capinha Concelho do Fundatildeo As amostras foram recolhidas no tanque de equalizaccedilatildeo agrave
entrada do tratamento bioloacutegico aiacute existente em Fevereiro de 2012 Nas Tabelas 4 e 5
apresentam-se os resultados obtidos na caracterizaccedilatildeo da amostra recolhida Para a
determinaccedilatildeo da CQO e do COf foram ensaiadas diferentes diluiccedilotildees tendo-se verificado que
as mais adequadas eram respetivamente 150 e 1200 Esta eacute uma amostra tiacutepica de um
lixiviado novo dada a sua CQO
Tabela 4 ndash Resultados de CQO e COf obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Diluiccedilatildeo CQO CQO mg O2L-1 Diluiccedilatildeo COf COf mgL-1
150 17622
1100 7196
125 17517
120 17515 1200 7310
110 10325
Tabela 5 ndash Resultados de condutividade pH ST SS SD azoto amoniacal e azoto total de Kjeldahl
obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Condutividade (15 ordmC) mscm-1 pH STgL-1 SSgL-1 SDgL-1 N-NH3
mgL-1
NTK
mgL-1
294 837 2370 115 2270 4485 5141
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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41 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Nesta secccedilatildeo encontram-se os resultados obtidos para as diferentes condiccedilotildees experimentais
ensaiadas tal como se encontra descrito na Tabela 3 Tal como jaacute foi referido anteriormente
todos os ensaios aqui apresentados foram realizados a uma intensidade de corrente aplicada
de 25 A
Cada uma das diferentes condiccedilotildees experimentais ensaiadas for repetida uma ou vaacuterias
vezes Para evitar grandes variaccedilotildees no volume dos ensaios e em simultacircneo haver
determinaccedilotildees da CQO a intervalos de tempos reduzidos as amostras em cada uma das
repeticcedilotildees foram recolhidas a tempos diferentes Deste modo por vezes para um
determinado tempo temos apenas um valor do paracircmetro em estudo ao qual continuamos a
chamar incorretamente ldquomeacutediardquo e para o qual consequentemente natildeo existe desvio
padratildeo A esses valores meacutedios da CQO foram ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau Na realidade
em alguns dos casos o ajuste de uma exponencial ou equaccedilatildeo do 2ordm grau podia ter sido
conseguido com resultados igualmente bons Contudo por razotildees de consistecircncia foram
sempre ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau
Para os outros paracircmetros de anaacutelise usados neste estudo COf NT pH e condutividade as
determinaccedilotildees natildeo foram tatildeo exaustivas apesar de terem sido calculadas sempre para mais
do que um ensaio Contudo seratildeo apresentados apenas os resultados para o ensaio em que
foram recolhidas mais amostras e que portanto apresenta um maior nuacutemero de resultados
411 ndash Amostras sem diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC agraves amostras de lixiviado sem diluiccedilatildeo a pH inicial natural com
e sem agitaccedilatildeo e a pH 6 e pH 4 sem agitaccedilatildeo Nas duas sub-secccedilotildees seguintes apresentam-
se respetivamente os resultados obtidos para a variaccedilatildeo ao longo do tempo da CQO e dos
restantes paracircmetros controlados COf NT condutividade e pH
4111 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo da CQO
Ensaios a pH natural sem agitaccedilatildeo
Realizaram-se 6 ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo de forma a determinar a evoluccedilatildeo
da CQO ao longo do tempo de ensaio Os resultados obtidos encontram-se na Tabela 6 e na
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
27
Figura 6 que tambeacutem contecircm informaccedilatildeo relativa agrave meacutedia e ao desvio padratildeo para os
resultados obtidos nos diferentes ensaios
Tabela 6 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo com a
respetiva meacutedia e desvio padratildeo
CQO g O2L
-1
t min A B C D E F Meacutedia DP
0 1851 1758 1866 1717 1775 1799 1794 057
10 1737
1683
1710 038
20 1701 1647
1674 038
30 1571
1522
1546 035
40 1593 1465 1499
1519 066
50 1411
1411
60 1350 1336
1328 1286 1331 1326 024
80 1278 1199 1300
1259 053
100 1244 1074
938
1085 153
120 1109 951 996
823 955 967 103
130
993
993
140
796 798
797 002
150
787 724
756 045
160
783 669
726 080
170
794 722
758 051
180
697 707 584 727 679 064
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
28
Figura 6 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo para as amostras recolhidas no ensaio de EC a pH natural
sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios A a F realizados
Consultando a Tabela 6 podemos concluir que em meacutedia para as 3 h de ensaio foram
removidos cerca de 11 g O2L-1 o que corresponde a uma remoccedilatildeo de CQO de 62
A anaacutelise da Figura 6 permite verificar que para o tempo de 180 minutos se comeccedila a verificar
a tendecircncia para a formaccedilatildeo de um patamar na curva ajustada aos dados experimentais o que
significa que se estaacute perto de se atingir o maacuteximo de remoccedilatildeo de CQO com uma eficiecircncia
energeacutetica aceitaacutevel
Ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo
Nos 4 ensaios de EC realizados a pH natural com agitaccedilatildeo (100 rpm) cujos resultados de CQO
se encontram na Tabela 7 e na Figura 7 verifica-se tal como no caso anterior uma boa
reprodutibilidade dos resultados A curva ajustada agrave meacutedia dos resultados apresenta uma
clara tendecircncia para formar um patamar a tempo inferior ao verificado no ensaio sem
agitaccedilatildeo Este facto traduz-se numa remoccedilatildeo de CQO menor que foi aqui de apenas 36 ao
fim de 3 h
Nestes ensaios pretendia-se minimizar problemas de passivaccedilatildeo do eleacutetrodo aumentando a
eficiecircncia EC Poreacutem a remoccedilatildeo da CQO foi menor provavelmente porque a agitaccedilatildeo
destruiacutea os flocos formados
y = 5E-07x3 - 4E-05x2 - 0071x + 17896 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
A
B
C
D
E
F
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
29
Tabela 7 ndash Resultados da variaccedilatildeo da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC
realizados a pH natural com agitaccedilatildeo
CQO g O2L-1
t min G H I J Meacutedia DP
0 1736 1817 1845 1698 1774 069
10
1800
1592 1696 147
30
1645
1529 1587 082
40 1601
1429 1515 121
60
1523 1445
1484 055
80 1381
1262 1321 084
100
1341
1212 1276 091
120 1218
1229
1224
130 1213
1125 1169 062
140 1236 1270
1253
150 1094
1087 1090
160 1086 1150
1118
170 1138 1193
1166
180 1138 1264 1196 965 1141 128
Figura 7 ndash Valores da CQO das amostras recolhidas ao longo do tempo nos ensaios de EC realizados a pH
natural com agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
y = 3E-07x3 + 8E-05x2 - 00603x + 17635 Rsup2 = 097
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
G
H
I
J
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
30
Ensaios a pH 6 sem agitaccedilatildeo
Para os 4 ensaios de EC realizadas a pH inicial 6 sem agitaccedilatildeo cujos resultados da CQO para
as amostras recolhidas se encontram na Tabela 8 e Figura 8 o pH da amostra foi ajustado
com H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC
Mais uma vez foi obtido o ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos resultados experimentais
com uma boa correlaccedilatildeo observando-se a formaccedilatildeo de um patamar para tempos superiores a
160 min A remoccedilatildeo total de CQO nas 3 h de ensaios foi de 64 ligeiramente superior ao
valor observando para o ensaio em que natildeo foi efetuada correccedilatildeo ao pH inicial da suspensatildeo
Tabela 8 ndash Resultados de CQO obtidos para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a pH 6
sem agitaccedilatildeo bem como a meacutedia e o desvio padratildeo para esses resultados
CQO g O2L
-1
t min K L M N Meacutedia DP
0 1758 1758 1848 1758 1780 045
10 1726
1758
1742 023
30
1544 1567 1555 016
40
1379
1379
60 1119
1206 1242 1189 063
80
986
1099 1043 081
100 810
904
857 066
120
831
826 828 003
130
721
721
140 647 683 733
687 043
150 624 691 719
678 049
160 628 591 731
650 073
170 630 595 707
644 057
180 635 598 689 607 632 041
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
31
Figura 8 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo par os diferentes ensaios de EC realizados a pH 6 sem
agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
Ensaios a pH 4 sem agitaccedilatildeo
Foram realizados 3 ensaios de EC a pH inicial 4 tendo-se efetuado a correccedilatildeo ao pH com
H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC Os resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO nos
diferentes ensaios encontram-se na Tabela 9 e na Figura 9 A meacutedia e o desvio padratildeo
apresentados na tabela foram calculados apenas com dois dos ensaios O e P uma vez que os
resultados obtidos no ensaio Q se afastam muito dos obtidos nos outros ensaios tal como se
pode verificar na Figura 9 Este resultado diferente ainda que com um andamento idecircntico
deve estar relacionado com algum erro experimental cometido
Uma equaccedilatildeo do 3ordm grau tambeacutem se ajusta com uma boa correlaccedilatildeo agrave meacutedia dos resultados
experimentais obtidos apresentando uma espeacutecie de patamar inicial para aleacutem do jaacute
habitual patamar final O andamento inicial da curva deve estar relacionado com a formaccedilatildeo
no iniacutecio do ensaio de partiacuteculas muito finas que vatildeo posteriormente dar origem aos
agregados que sedimentam Estas partiacuteculas finas levam mais tempo a sedimentar e
ldquocontaminamrdquo com mais facilidade as amostras recolhidas para a determinaccedilatildeo da CQO
dando origem a valores mais elevados
No cocircmputo geral a remoccedilatildeo da CQO foi inferior agrave dos outros ensaios realizados sem
agitaccedilatildeo tendo sido de 53
y = 1E-06x3 + 6E-05x2 - 01082x + 18182 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
K
L
M
N
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 9 ndash Resultados da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC realizados a pH 4
sem agitaccedilatildeo
CQO mg L-1
t min O P Q Meacutedia DP
0 1466 1342 1448 1404 067
10
1361 1491 1361 092
30
1363 1532 1363 120
40
1384
60
1074
1074
80 1071
1293 1071 157
100
813 1180 813 259
120 731
1062 731 234
130 679
679
140 721 635 1132 678 265
150 590 682
636 065
160 586 641 889 613 162
170 604 634
619 022
180 494 574 920 534 227
Figura 9 ndash Valores da CQO para as amostras recolhidas ao longo do tempo de EC para o ensaio realizado
a pH 4 sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia dos ensaios O e P
y = 2E-06x3 - 00006x2 - 00205x + 14095 Rsup2 = 098
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
O
P
Q
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
33
4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade
e pH
Na Tabela 10 e na Figura 10 encontram-se os resultados obtidos para as variaccedilotildees de COf e de
NT nos ensaios realizados a pH natural sem e com agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo As
remoccedilotildees globais de COf para as diferentes condiccedilotildees experimentais apresentam posiccedilotildees
relativas semelhantes agraves observadas para a CQO o que eacute explicado pelo facto da remoccedilatildeo da
carga orgacircnica nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo se dar essencialmente por
floculaccedilatildeocoagulaccedilatildeo com apenas uma reduzida remoccedilatildeo de carga orgacircnica por oxidaccedilatildeo
anoacutedica
Quanto agraves remoccedilotildees de azoto total satildeo bastante mais reduzidas e com um padratildeo idecircntico ao
observado pelo COf e pela CQO Esta menor remoccedilatildeo do NT pode estar relacionada com o
facto do azoto total englobar diferentes formas de azoto e o processo de EC poder ser mais
adequado para a remoccedilatildeo de algumas das formas
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH independentemente do seu valor inicial observa-se um aumento ao
longo dos ensaios sendo o valor final do pH das suspensotildees ao fim de 3 h de
aproximadamente 13 Esta subida do pH estaacute relacionada com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que
estatildeo na base da formaccedilatildeo de flocos e que iraacute levar agrave remoccedilatildeo da carga orgacircnica da
suspensatildeo
Em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo da condutividade ao longo dos ensaios observam-se que ao longo dos
ensaios realizados a diferentes condiccedilotildees experimentais sucessivos aumentos e reduccedilotildees
Estes periacuteodos devem estar relacionados respetivamente com fases de maior formaccedilatildeo de
hidroacutexidos com elevada condutividade com fases de formaccedilatildeo de flocos e consequente
precipitaccedilatildeo e reduccedilatildeo de condutividade
Tabela 10 - Remoccedilotildees de COf e de NT obtidas nos ensaios de EC a pH natural sem e com
agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo
Remoccedilatildeo COf NT
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 60 37
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo 100 rpm 50 28
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo 70 43
2611 - pH 4 - s agitaccedilatildeo 57 33
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
34
Figura 10 ndash Variaccedilatildeo da COf e NT relativos no tempo para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a)
pH natural sem agitaccedilatildeo b) pH 6 sem agitaccedilatildeo c) pH 4 sem agitaccedilatildeo d) pH natural com agitaccedilatildeo
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
Tempo minutos
pH natural com agitaccedilatildeo
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH natural
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempominutos
pH 6
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH 4
COf NT
a) b)
c) d)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
35
Figura 11 ndash Valores da condutividade e do pH para as amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC
realizados sem agitaccedilatildeo a) pH natural b) pH 6 e c) pH 4
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12 com o objetivo de estudar o
efeito da diluiccedilatildeo sobre a eficiecircncia do meacutetodo Na Tabela 11 e na Figura 12 encontram-se os
resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo de ensaio para os dois testes
realizados bem como a meacutedia e o desvio padratildeo dos dados recolhidos Observa-se uma
grande dispersatildeo de resultados na parte final do ensaio apoacutes 2 h que se traduz num
coeficiente de correlaccedilatildeo da equaccedilatildeo de 3ordf ordem ajustada aos dados experimentais pior
que os anteriores Para este resultado tambeacutem teraacute contribuiacutedo o facto de apenas se terem
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 6
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 4
Cond
pH
pH
a) b)
c)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
36
realizado 2 ensaios Tal como nos casos anteriores observou-se a tendecircncia para a formaccedilatildeo
de um patamar na curva ajustada para tempos superiores a 2 h
Apesar da remoccedilatildeo da CQO ter sido de cerca de 72 valor mais elevado do que nos ensaios
sem diluiccedilatildeo note-se que a remoccedilatildeo absoluta de CQO for muito inferior tendo sido cerca de
6 g Lmdash1 quando nos casos anteriores se tinham observado valores superiores a 11 g Lmdash1
Tabela 11 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
CQO g O2L
-1
t min R S Meacutedia DP
0 785 900 843 081
10
866 866
30 601 669 635 049
60
538 538
100 379 449 414 050
120 293
293
130 270
270
140 281 350 315 049
150 201 346 273 102
160 200 360 280 114
170 197 382 290 131
180 162 314 238 108
Figura 12 ndash Variaccedilatildeo da CQO das amostras recolhidas ao longo da EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
y = -8E-08x3 + 00002x2 - 00704x + 8727 Rsup2 = 098
00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
R
S
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
37
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH ao longo dos ensaios (Figura 13) foi idecircntica agrave dos ensaios sem
diluiccedilatildeo ie aumentou durante o ensaio ateacute atingir o valor de aproximadamente 13 e
mantendo-se nesse valor ateacute ao fim do ensaio A variaccedilatildeo da condutividade (Figura 13)
apresentou tambeacutem um comportamento semelhante ao dos ensaios sem diluiccedilatildeo embora com
variaccedilotildees menos bruscas o que eacute normal pois a concentraccedilatildeo de poluentes existentes e
hidroacutexidos formados estaacute reduzida a metade
Figura 13 ndash Variaccedilatildeo da condutividade e do pH ao longo EC realizado a pH natural com diluiccedilatildeo de 12
sem agitaccedilatildeo
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados
Na Figura 14 comparam-se as remoccedilotildees relativas de CQO de COf e de NT para os ensaios
realizados a diferentes valores de pH inicial sem agitaccedilatildeo Verifica-se que as maiores
remoccedilotildees de CQO foram obtidas para pH inicial natural e 6 A este uacuteltimo pH tambeacutem se
observaram as maiores remoccedilotildees absolutas de COf e de TN
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural com diluiccedilatildeo
Cond pH
pH
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
38
Figura 14 - Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e NT obtidas apoacutes 3h de tratamento de EC a pH
inicial natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo
Quando se comparam os ensaios realizados a pH natural com e sem agitaccedilatildeo (Figura 15)
observam-se remoccedilotildees absolutas de CQO de COf e de NT superiores para o ensaio realizado
sem agitaccedilatildeo Efetivamente a agitaccedilatildeo parece natildeo favorecer a formaccedilatildeo dos flocos ou
mesmo provocar a sua desagregaccedilatildeo
Aparentemente o facto de diluir o lixiviado original antes de efetuar o ensaio de
eletrocoagulaccedilatildeo tambeacutem natildeo introduz alteraccedilotildees positivas nos resultados pois a diluiccedilatildeo
leva a que as remoccedilotildees absolutas dos paracircmetros em anaacutelise decresccedilam significativamente
(Figura 16) O efeito da concentraccedilatildeo parece ser de extrema importacircncia sendo que quando
a concentraccedilatildeo eacute superior se devem formar flocos com massa criacutetica para sedimentarem com
maior facilidade
Na Figura 17 faz-se uma anaacutelise da remoccedilatildeo absoluta da CQO nas diferentes horas de ensaio
para os testes realizados a diferentes valores de pH inicial com e sem agitaccedilatildeo Verifica-se
que
A pH natural sem agitaccedilatildeo a remoccedilatildeo da CQO eacute a mais regular ao longo do tempo
Para os ensaios realizados a pH inicial 4 e 6 a remoccedilatildeo para a 3ordf hora eacute bastante
inferior agraves remoccedilotildees obtidas para as duas primeiras horas
Nos ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo a remoccedilatildeo durante a 3ordf hora eacute
miacutenima natildeo se justificando o prolongamento do ensaio para aleacutem de 2 h
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
39
verificamos uma remoccedilatildeo mais elevada da CQO na primeira hora de ensaio a pH 6 sem
agitaccedilatildeo Relativamente agrave segunda hora natildeo se verifica diferenccedilas significativas No entanto
na 3ordf hora verifica-se uma maior remoccedilatildeo no ensaio a pH natural sem agitaccedilatildeo
Figura 15 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC a pH inicial
natural com e sem agitaccedilatildeo
Figura 16 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC realizada a pH
inicial natural com e sem diluiccedilatildeo da amostra inicial
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 11 - pH natural - c agitaccedilatildeo 100 rpm
X0-X
CQO
COf
NT
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 12 - pH natural - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
40
Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
41
Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
42
Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
12
Oxidaccedilatildeo Quiacutemica
A oxidaccedilatildeo quiacutemica eacute um meacutetodo que pode ser usado para o tratamento de efluentes
contendo compostos refrataacuterios como os lixiviados Recentemente tem-se verificado um
interesse crescente em processos apelidados de processos oxidativos avanccedilados (POA) (Renou
et al 2008) A maioria deles com excepccedilatildeo da ozonizaccedilatildeo simples que utiliza apenas O3 usa
uma combinaccedilatildeo de oxidantes fortes tais como O3 e H2O2 irradiaccedilatildeo ultravioleta ultrasons
ou feixe de eletrotildees e catalisadores (iotildees metaacutelicos de transiccedilatildeo ou fotocalisadores) tais
como iotildees de ferro (oxidaccedilatildeo de Fenton) e TiO2 (Renou et al 2008 Vilar et al 2011 Cortez
et al 2011) No entanto verificam-se alguns inconvenientes na aplicaccedilatildeo de POAs dos quais
se destacam os consumos elevados de energia eleacutetrica e a necessidade de doses elevadas de
oxidante para ocorrer a mineralizaccedilatildeo completa dos poluentes tornando os processos
economicamente caros (Renou et al 2008 Wiszniowski et al 2006)
244 Tratamento por Membranas
A microfiltraccedilatildeo a nanofiltraccedilatildeo a ultrafiltraccedilatildeo e a osmose inversa satildeo os principais
processos de membrana aplicados no tratamento de lixiviado de aterros sanitaacuterios (Renou et
al 2008)
Microfiltraccedilatildeo
A microfiltraccedilatildeo eacute eficaz na remoccedilatildeo de coloides e de material em suspensatildeo Poreacutem natildeo
pode ser utilizado sozinho sendo usado como um preacute-tratamento de outro processo de
membranas como ultrafiltraccedilatildeo nanofiltraccedilatildeo e osmose inversa (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
13
Nanofiltraccedilatildeo
A tecnologia de nanofiltraccedilatildeo tem uma abordagem versaacutetil para alcanccedilar vaacuterios objetivos da
qualidade da aacutegua tais como controle de contaminantes orgacircnicos inorgacircnicos e
microbianos As membranas de nanofiltraccedilatildeo estudadas normalmente satildeo feitas de filmes
polimeacutericos com um cut-off molecular entre 200 e 2000 Da A alta taxa de rejeiccedilatildeo de iotildees
sulfatos e de mateacuteria orgacircnica dissolvida juntamente com a baixa rejeiccedilatildeo de cloreto de
soacutedio reduz o volume do concentrado Poreacutem a aplicaccedilatildeo bem sucedida desta tecnologia
requer um controlo eficaz das incrustaccedilotildees da membrana Na realidade um grande gama de
constituintes podem contribuir para a formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees na membrana como
substacircncias orgacircnicas e inorgacircnicas dissolvidas partiacuteculas coloidais e suspensas (Renou et al
2008)
Ultrafiltraccedilatildeo
A ultrafiltraccedilatildeo (UF) eacute eficaz para eliminar macromoleacuteculas e pequenas partiacuteculas mas eacute
fortemente dependente do tipo de material que constitui a membrana A UF por ser utilizada
como ferramenta para fracionar mateacuteria orgacircnica e tambeacutem avaliar a massa molecular
predominante de poluentes orgacircnicos Por outro lado testes do permeado da membrana pode
fornecer informaccedilatildeo sobre a recalcitracircncia e a toxicidade das fraccedilotildees permeadas (Renou et
al 2008)
Osmose Inversa
A osmose inversa (OI) parece ser um dos meacutetodos mais promissores e eficiente entre os novos
processos de tratamento de lixiviados No passado vaacuterios estudos realizados tanto em
laboratoacuterio como agrave escala industrial demonstraram elevados desempenhos da OI na
separaccedilatildeo de poluentes de lixiviados No entanto dois problemas foram identificados como
grandes inconvenientes para aplicaccedilatildeo destes processos no tratamento de lixiviados que satildeo
a formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees na membrana (impondo a necessidade de um preacute-tratamento
extensivo ou a limpeza quiacutemica das membranas resultando numa vida curta das membranas e
diminuindo a produtividade do processo) e a geraccedilatildeo de grande volume de concentrado (que
tem de ser descarregado ou ainda tratado) (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
14
245 Tratamentos Eletroquiacutemicos
Nos uacuteltimos anos meacutetodos eletroquiacutemicos foram aplicados no tratamento de mateacuteria orgacircnica
com elevada toxicidade e baixa degrabilidade bioloacutegica Meacutetodos tais como eletrocoagulaccedilatildeo
(EC) oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica e eletro-foto-oxidaccedilatildeo foram frequentemente utilizados no
tratamento de aacuteguas residuais origem tecircxtil e da industria do azeite No tratamento de
lixiviado estes meacutetodos tambeacutem se tornaram importantes Na maioria dos estudos
especialmente o meacutetodo de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica foi estudado com o objetivo de aumentar
a eficiecircncia do meacutetodo testando vaacuterios paracircmetros nomeadamente materiais do acircnodo que
tenham elevada atividade eletrocataliacutetica e elevado potencial de produccedilatildeo de oxigeacutenio ativo
(Atmaca 2009)
ElectrocuagulaccedilatildeoFlotaccedilatildeo
A eletrocoagulaccedilatildeo (EC) eacute uma teacutecnica eletroquiacutemica considerada bastante simples que
requer equipamento baacutesico e que pode reduzir consideravelmente a carga orgacircnica (Ilhan et
al 2008) A EC envolve a produccedilatildeo de coagulantes in situ por aplicaccedilatildeo de uma diferenccedila de
potencial entre os eleacutetrodos atraveacutes de uma fonte de corrente externa levando agrave oxidaccedilatildeo do
acircnodo (Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009) A quantidade de metal dissolvido ou depositado
depende da quantidade de eletricidade que passa atraveacutes da soluccedilatildeo (Liu et al 2010) A
reaccedilatildeo que descreve a oxidaccedilatildeo do metal M de que eacute formado o acircnodo eacute a seguinte
No acircnodo
(1)
No caacutetodo em meio aacutecido pode dar-se a reaccedilatildeo de formaccedilatildeo do H2 por reduccedilatildeo dos prototildees
(reaccedilatildeo 2) ou em meio alcalino por reduccedilatildeo da H2O (reaccedilatildeo 3) Em ambos os casos o pH
aumenta durante a eletroacutelise e os iotildees Fe2+ reagem para formar hidroacutexidos metaacutelicos (reaccedilatildeo
4)
(2)
(3)
(4)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
15
O OH- produzido na reaccedilatildeo 4 causa um aumento do pH durante a eletroacutelise (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Os metais mais usados como acircnodos satildeo o Fe e o Al dando origem respectivamente aos iotildees
Fe2+ e Al3+ que se hidrolizam imediatamente a ferro polimeacuterico ou hidroacutexido de alumiacutenio na
presenccedila de O2 Estes hidroacutexidos polimeacutericos como Fe(H2O)63+ Fe(H2O)5(OH)2+
Fe(H2O)4(OH)2+ Fe2(H2O)8(OH)24+ e Fe2(H2O)6(OH)4
4+ ou Al(OH)2+ Al(OH)2+ Al2(OH)2
4+Al(OH)4minus
Al6(OH)153+ Al7(OH)17
4+ satildeo excelentes agentes coagulantes Os gases envolvidos no eleacutectrodo
podem colapsar e causar flotaccedilatildeo das partiacuteculas coaguladas (Mollah et al 2004 Liu et al
2010)
(5)
(6)
Quando se utilizam acircnodos de ferro Fe(OH)3 precipita a pH superior a 55 (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Os prototildees produzidos nas reaccedilotildees 5 e 6 podem ser diretamente reduzidos a H2 gasoso no
caacutetodo segundo a reaccedilatildeo 7 (Ilhan et al 2008 Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009)
(7)
Em meio aacutecido a pH inferior a 5 eacute dissolvida uma quantidade de acircnodo de ferro maior do
que a esperada pela lei de Faraday devido ao ataque quiacutemico de prototildees (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Principais fatores que influenciam a EC
Densidade de Corrente
A densidade de corrente aplicada eacute importante na EC uma vez que eacute o uacutenico paracircmetro
operacional que pode ser controlado diretamente Neste sistema a densidade de corrente
determina a quantidade de iotildees Al3+ ou Fe2+ que satildeo libertados dos respetivos eleacutetrodos (Chen
2004)
Temperatura
A temperatura tem influecircncia na EC Estudos efetuados sobre a oxidaccedilatildeodissoluccedilatildeo de
acircnodos de Al no intervalo de temperatura de 2 a 90 ordmC concluiacuteram que a eficiecircncia de
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
16
corrente relativa ao acircnodo de Al aumenta rapidamente quando a temperatura da mistura
reacional varia de 2 a 30 ordmC O aumento da temperatura vai acelerar a velocidade de
destruiccedilatildeo da membrana de oacutexido aumentando a eficiecircncia de corrente Poreacutem quando a
temperatura sobe acima de 60 ordmC a eficiecircncia de corrente comeccedila a baixar Neste caso o
volume do coloacuteide Al(OH)3 diminui e os poros formados no acircnodo de Al fecham- se Estes
fatores devem ser responsaacuteveis pela diminuiccedilatildeo da eficiecircncia de corrente (Liu et al 2010
Chen 2004)
pH
O pH da soluccedilatildeo tem um papel importante nos processos de EC (Liu et al 2010) Os efeitos do
pH de misturas reacionais ou de aacuteguas residuais na EC refletem-se na eficiecircncia de corrente e
na solubilidade dos hidroacutexidos de metal formados
Geralmente a eficiecircncia de corrente dos processos de EC com alumiacutenio eacute mais elevada em
condiccedilotildees aacutecidas ou alcalinas do que em condiccedilotildees neutras O desempenho do tratamento
depende da natureza dos poluentes sendo a melhor remoccedilatildeo de poluente obtida a pH
proacuteximo de 7 O consumo de energia eacute no entanto maior a pH neutro devido agrave variaccedilatildeo da
condutividade Para condutividades elevadas o efeito de pH natildeo eacute significativo (Chen 2004)
Na gama de pH 4 ndash 9 formam-se Al(OH)2+ Al(OH)2+ Al2(OH)2
4+ Al(OH)3 e Al13(OH)327+ A
superfiacutecie destes compostos eacute carregada positivamente o que pode levar agrave neutralizaccedilatildeo
eletroquiacutemica por adsorccedilatildeo
A pH gt 10 forma-se maioritariamente Al(OH)4- e o efeito de coagulaccedilatildeo baixa rapidamente A
pH baixo Al3+ eacute o iatildeo maioritaacuterio e natildeo tem efeito coagulante
A evoluccedilatildeo de H2 no caacutetodo iraacute aumentar a concentraccedilatildeo de OH- Assim o pH na soluccedilatildeo
aquosa aumenta quando o pH da aacutegua original estaacute no intervalo 4 ndash 9 No entanto quando o
pH da aacutegua original eacute maior do que 9 o pH da aacutegua tratada iraacute diminuir (Liu et al 2010)
Materiais dos Eleacutetrodo
A Coagulaccedilatildeo Quiacutemica (CQ) e a EC baseiam-se no mesmo fenoacutemeno no qual as partiacuteculas
carregadas em suspensatildeo coloidal satildeo neutralizadas por colisatildeo muacutetua com iotildees de hidroacutexidos
metaacutelicos e aglomerados seguido de sedimentaccedilatildeo e flutuaccedilatildeo A diferenccedila entre EC e CQ eacute
principalmente a forma como o ferro ou alumiacutenio satildeo facultados agrave soluccedilatildeo A EC eacute um
processo que consiste em criar flocos de hidroacutexido metaacutelico por eletrodissoluccedilatildeo de acircnodos
soluacuteveis (Fe ou Al) enquanto que a CQ consiste em hidrolisar sais metaacutelicos de ferro ou
alumiacutenio sendo os sulfatos e os cloretos feacuterricos e de alumiacutenio os mais usados como
coagulantes no tratamento de aacutegua Algumas vantagens da EC relativamente CQ satildeo (Liu et
al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
17
1 Na coagulaccedilatildeo quiacutemica a hidroacutelise de sais metaacutelicos conduz a uma diminuiccedilatildeo do pH
sendo sempre necessaacuterio corrigir o pH do efluente A coagulaccedilatildeo quiacutemica eacute altamente
sensiacutevel agraves variaccedilotildees do pH e uma coagulaccedilatildeo eficaz eacute obtida a pH 6-7 Na
eletrocoagulaccedilatildeo o efeito da neutralizaccedilatildeo torna-se efetivo numa gama ampla de pH
entre 4 e 9
2 Os flocos formados pela EC apesar de similares aos da CQ tendem a ser maiores
contendo menos ligaccedilotildees com a aacutegua sendo resistentes ao aacutecido e muito mais
estaacuteveis A CQ eacute sempre seguida de uma sedimentaccedilatildeo e uma filtraccedilatildeo enquanto que
o processo de EC pode ser seguido pela sedimentaccedilatildeo ou flutuaccedilatildeo naturais As bolhas
de gaacutes produzidas durante a eletroacutelise podem levar os poluentes para a superfiacutecie da
soluccedilatildeo onde podem ser mais facilmente concentrados e removidos
3 As lamas formadas pela EC satildeo facilmente fixaacuteveis e faacuteceis de separar da aacutegua porque
satildeo compostas maioritariamente de oacutexidoshidroacutexidos metaacutelicos Apesar disto esta eacute
uma teacutecnica de baixa produccedilatildeo de lamas
4 O uso de produtos quiacutemicos eacute evitado no processo de EC Assim natildeo eacute preciso
neutralizar o excesso de quiacutemicos e eacute evitada uma poluiccedilatildeo secundaacuteria causada por
substacircncias quiacutemicas que satildeo adicionadas pois na EC apenas se verifica a
solubilizaccedilatildeo dos acircnodos
5 O processo de EC tem a vantagem de tratar o efluente com temperaturas baixas e
baixa turvaccedilatildeo Nestas condiccedilotildees a CQ tem dificuldade em encontrar um resultado
satisfatoacuterio
6 A EC requer equipamento simples e eacute faacutecil de operar
As principais desvantagens da EC satildeo (Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009)
Passivaccedilatildeo do acircnodo pela deposiccedilatildeo de lamas nos eleacutectrodos que pode inibir o
processo eletroliacutetico no modo de operaccedilatildeo contiacutenuo
Altas concentraccedilotildees de iotildees ferro e alumiacutenio no efluente que tecircm que ser removidas
posteriormente
Na Figura 3 apresenta-se um esquema do mecanismo reacional de eletrocoagulaccedilatildeo
eletrofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 3 - Esquema do processo de eletrocoagulaccedilatildeo (adaptado de Mollah et al 2004)
A eletrocoagulaccedilatildeo eacute eficiente na remoccedilatildeo de soacutelidos suspensos bem como oacuteleos e gorduras
Provou-se ser eficaz no tratamento de aacutegua potaacutevel para operaccedilotildees marinhas e mesmo para o
abastecimento de aacutegua para processos industriais (Chen 2004)
Oxidaccedilatildeo Eletroquiacutemica
A oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica tem sido amplamente investigada como um meio eficaz de controlo
de poluiccedilatildeo da aacutegua e no tratamento de aacuteguas residuais Uma vantagem importante da
oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute oxidar poluentes orgacircnicos em CO2 e aacutegua a fim de evitar um
problema de mudanccedila de uma fase para outra dos contaminantes Tambeacutem a operaccedilatildeo a
temperatura ambiente e pressatildeo atmosfeacuterica impede volatilizaccedilatildeo e a descarga dos resiacuteduos
que natildeo satildeo tratados e a reaccedilatildeo pode ser simplesmente terminada (Deng and Englehardt
2007) O processo de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute particularmente interessante uma vez que os
eletrotildees fornecidos permitem uma versaacutetil eficiente facilmente automatizaacutevel e limpa
tecnologia (Panizza et al 2010)
Nos uacuteltimos anos os processos oxidativos avanccedilados (POA) tecircm sido propostos como uma
alternativa eficiente e emergente para o tratamento de efluentes que contecircm poluentes
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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toacutexicos ou refrataacuterios Muitos processos tais como oxidaccedilatildeo de Fenton ozonizaccedilatildeo oxidaccedilatildeo
eletroquiacutemica e os seus processos combinados foram investigados (Zhou et al 2011)
Durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica os poluentes podem ser oxidados quer diretamente como
indiretamente (Deng and Englehardt 2007 Primo et al 2009 Zhang et al 2011) isto eacute no
acircnodo alguns compostos podem ser diretamente oxidados Aleacutem disso reaccedilotildees de oxidaccedilatildeo
podem ocorrer no seio da soluccedilatildeo atraveacutes de espeacutecies oxidantes geradas electroliticamente
Propotildee-se que a degradaccedilatildeo de amoniacuteaco ocorre principalmente devido ao processo de
oxidaccedilatildeo indirecta na presenccedila de iotildees cloreto No entanto a oxidaccedilatildeo de amoniacuteaco pode
levar a formaccedilatildeo de iotildees nitrato (Primo et al 2009)
A Figura 4 ilustra os diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo (Anglaba et al 2009)
Figura 4 - Diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica (a) oxidaccedilatildeo directa e (b) oxidaccedilatildeo indirecta (adaptado de Anglada et al 2009)
Na oxidaccedilatildeo direta os poluentes satildeo destruiacutedos diretamente na superfiacutecie do acircnodo e pode
tomar duas vias diferentes
Conversatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo apenas parcialmente oxidados (reaccedilatildeo
8) podendo ser necessaacuterio um tratamento subsequente
(8)
Combustatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo transformados em aacutegua dioacutexido de
carbono inorgacircnicos e outros componentes (reaccedilatildeo 9)
(9)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
20
Na oxidaccedilatildeo indireta onde um mediador (HClO H2S2O8 HO e outros) eacute eletroquimicamente
gerado para efetuar a oxidaccedilatildeo (Deng and Englehardt 2007 Anglada et al 2009) As reaccedilotildees
responsaacuteveis pela oxidaccedilatildeo indireta durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica satildeo as seguintes (Deng
and Englehardt 2007)
Reaccedilotildees anoacutedicas
(10)
(11)
(12)
Reaccedilotildees no seio da soluccedilatildeo
(13)
(14)
Reaccedilotildees catoacutedicas
(15)
(16)
Eletro-Fenton
Existem sistemas hiacutebridos que consistem em processos de oxidaccedilatildeo diferentes tais como
oxidaccedilatildeo Fenton sendo um meacutetodo frequentemente usado com o objetivo de aumentara
eficiecircncia dos meacutetodos eletroquiacutemicos (Atmaca 2009)
O processo Fenton tem atraiacutedo grande interesse devido agrave sua capacidade de gerar radicais
hidroxilo (HO) atraveacutes da decomposiccedilatildeo de H2O2 por Fe2+ em condiccedilotildees aacutecidas Aleacutem disso
pode ser aplicada a uma vasta gama de poluentes orgacircnicos devido agrave sua simplicidade e
facilidade de aplicaccedilatildeo em condiccedilotildees suaves de temperatura e pressatildeo A eficiecircncia deste
processo pode ser consideravelmente melhorada pela aplicaccedilatildeo de eletricidade para gerar
radicais HO adicionais chamando assim processo eletro-Fenton O processo eletro-Fenton
inclui as vantagens combinadas de eletroquiacutemica e os meacutetodos de tratamento Fenton Este
processo permite a produccedilatildeo de mais radicais HO sendo reforccedilada a oxidaccedilatildeo dos compostos
orgacircnicos Em meio aacutecido o poder oxidante de H2O2 pode ser melhorado com o meacutetodo
eletro-Fenton onde uma pequena quantidade de Fe2+ eacute adicionada como catalisador na
soluccedilatildeo contaminada para gerar HO e Fe3+ das reaccedilotildees de Fenton (Mohajeri et al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 3 ndash Materiais e Meacutetodos
O efluente utilizado neste trabalho foi recolhido agrave entrada do tratamento bioloacutegico numa
ETRS A amostra recolhida foi caraterizada tendo em conta os seguintes paracircmetros CQO
COf soacutelidos totais (ST) soacutelidos suspensos (SS) soacutelidos dissolvidos (SD) azoto amoniacal (N-
NH3) e azoto de Kjeldhal (NTK) Todas as anaacutelises foram efetuadas de acordo com o Standard
Methods encontrando-se as teacutecnicas usadas respectivamente nos anexos 1 a 3 Durante os
ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo forma recolhidas amostras agraves quais foram efetuadas as seguintes
anaacutelises CQO Carbono Orgacircnico Filtrado (COf) Azoto Total (NT) pH e condutividade
Nos pontos seguintes descrevem-se os reagentes os meacutetodos e as teacutecnicas utilizadas ao longo
do trabalho
31 ndash Reagentes
Na Tabela 2 encontram-se listados os reagentes usados para as vaacuterias determinaccedilotildees
analiacuteticas bem como o seu grau de pureza e marca
Tabela 2 ndash Reagentes utilizados na eletrocoagulaccedilatildeo e nos meacutetodos de anaacutelise
Reagentes Grau de Pureza Marca
Ensaios de EC e
determinaccedilotildees COf H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
CQO
K2Cr2O7 99 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
Ag2SO4 985 Carlo Erba
HgSO4 99 Fluka
FeH20N2O14S2 995 Merck
N-NH3 e TKN
NaOH 98 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
H3BO3 998 Panreac
K2SO4 998 AnalaR NORMAPUR
CuSO4 99-1005 Merck
Na2S2O3 1004 AnalaR NORMAPUR
Na2B4O7middot10H2O 995-105 Scharlau
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32 ndash Paracircmetros de Controlo
Todos os paracircmetros de controlo foram determinados de acordo os meacutetodos que se encontram
nos anexos 1 a 3
Carecircncia Quiacutemica de Oxigeacutenio
A CQO foi determinada em todas as amostras apoacutes o ensaio de EC A determinaccedilatildeo foi atraveacutes
do meacutetodo tritrimeacutetrico em refluxo fechado (anexo 1)
O digestor utilizado foi um Spectroquant TR 420 e o titulador automaacutetico foi da Metrohm 876
Dosimat plus
Carbono Orgacircnico filtrado e Azoto total
O COf e o azoto total foram determinados em todas as amostras apoacutes o tratamento de EC
utilizando o equipamento Total Organic Carbon Analyzer da Shimadzu TOC-V CSH O meacutetodo
usado para determinar este paracircmetro foi o meacutetodo da combustatildeo a alta temperatura Antes
de proceder agrave medida do COf no referido aparelho as amostras da EC foram filtradas com
filtros de 1 μm e acidificadas com H2SO4 de forma a atingir pH 3 ndash 4
pH
Mediu-se o pH das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC no equipamento pHmeter
HI 931400
Condutividade
As medidas de condutividade das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC foram
efetuadas com um condutiviacutemetro Mettler Toledo
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33 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Apoacutes a caraterizaccedilatildeo inicial das amostras realizaram-se os ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo com
o objetivo de precipitar a mateacuteria suspensa e dissolvida existente no lixiviado Numa
primeira fase de tratamento com EC foram feitos ensaios de otimizaccedilatildeo das condiccedilotildees a
aplicar tendo-se variado primeiro a diferenccedila de potencial aplicada (entre 6 e 12 V)
Verificou-se que natildeo havia uma boa reprodutibilidade das condiccedilotildees experimentais pelo que
se passou a aplicar uma intensidade de corrente constante 25 A apresentando-se nesta
dissertaccedilatildeo apenas estes uacuteltimos resultados Foram realizados ensaios de 3 horas a pH
natural pH 6 e a pH 4 com agitaccedilatildeo (100 rpm) e sem agitaccedilatildeo com diluiccedilatildeo (12) e sem
diluiccedilatildeo A Fabela 3 apresenta um resumo dos ensaios realizados Todos os ensaios foram
repetidos tendo sido efetuados dois a cinco ensaios para cada condiccedilatildeo experimental a
testar e as amostras recolhidas a intervalos de tempo diferentes para inferir da
reprodutibilidade dos resultados experimentais O tratamento foi realizado com acircnodos e
caacutetodos de ferro ambos com aacutereas de 40 cm2 A Figura 5 ilustra o esquema de montagem
experimental usada na EC
Figura 5 - Montagem experimental usada no tratamento de EC Legenda 1 ndash Fonte de alimentaccedilatildeo
2 ndash Eleacutetrodos de ferro 3 ndash Ceacutelula contendo o lixiviado 4 ndash Agitador magneacutetico 5 ndash Placa de agitaccedilatildeo
0000
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24
Tabela 3 ndash Resumo das vaacuterias condiccedilotildees aplicadas ao longo dos ensaios realizados com uma intensidade
de corrente aplicada de 25 A
Diluiccedilatildeo Agitaccedilatildeo pH inicial
11
sem 4
sem 6
sem natural (83)
Com (100 rpm) natural (8hellip)
12 sem natural (83)
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Capiacutetulo 4 ndash Resultados e Discussatildeo
Este capiacutetulo encontra-se dividido em duas partes a primeira onde satildeo apresentados os
resultados obtidos nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo das amostras de lixiviado e a segunda
que conteacutem caacutelculos relacionados com remoccedilotildees especiacuteficas de carga orgacircnica por consumo
de ferro e de energia eleacutetrica
As amostras utilizadas neste estudo foram obtidas no aterro sanitaacuterio da Resistrela na
Capinha Concelho do Fundatildeo As amostras foram recolhidas no tanque de equalizaccedilatildeo agrave
entrada do tratamento bioloacutegico aiacute existente em Fevereiro de 2012 Nas Tabelas 4 e 5
apresentam-se os resultados obtidos na caracterizaccedilatildeo da amostra recolhida Para a
determinaccedilatildeo da CQO e do COf foram ensaiadas diferentes diluiccedilotildees tendo-se verificado que
as mais adequadas eram respetivamente 150 e 1200 Esta eacute uma amostra tiacutepica de um
lixiviado novo dada a sua CQO
Tabela 4 ndash Resultados de CQO e COf obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Diluiccedilatildeo CQO CQO mg O2L-1 Diluiccedilatildeo COf COf mgL-1
150 17622
1100 7196
125 17517
120 17515 1200 7310
110 10325
Tabela 5 ndash Resultados de condutividade pH ST SS SD azoto amoniacal e azoto total de Kjeldahl
obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Condutividade (15 ordmC) mscm-1 pH STgL-1 SSgL-1 SDgL-1 N-NH3
mgL-1
NTK
mgL-1
294 837 2370 115 2270 4485 5141
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
26
41 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Nesta secccedilatildeo encontram-se os resultados obtidos para as diferentes condiccedilotildees experimentais
ensaiadas tal como se encontra descrito na Tabela 3 Tal como jaacute foi referido anteriormente
todos os ensaios aqui apresentados foram realizados a uma intensidade de corrente aplicada
de 25 A
Cada uma das diferentes condiccedilotildees experimentais ensaiadas for repetida uma ou vaacuterias
vezes Para evitar grandes variaccedilotildees no volume dos ensaios e em simultacircneo haver
determinaccedilotildees da CQO a intervalos de tempos reduzidos as amostras em cada uma das
repeticcedilotildees foram recolhidas a tempos diferentes Deste modo por vezes para um
determinado tempo temos apenas um valor do paracircmetro em estudo ao qual continuamos a
chamar incorretamente ldquomeacutediardquo e para o qual consequentemente natildeo existe desvio
padratildeo A esses valores meacutedios da CQO foram ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau Na realidade
em alguns dos casos o ajuste de uma exponencial ou equaccedilatildeo do 2ordm grau podia ter sido
conseguido com resultados igualmente bons Contudo por razotildees de consistecircncia foram
sempre ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau
Para os outros paracircmetros de anaacutelise usados neste estudo COf NT pH e condutividade as
determinaccedilotildees natildeo foram tatildeo exaustivas apesar de terem sido calculadas sempre para mais
do que um ensaio Contudo seratildeo apresentados apenas os resultados para o ensaio em que
foram recolhidas mais amostras e que portanto apresenta um maior nuacutemero de resultados
411 ndash Amostras sem diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC agraves amostras de lixiviado sem diluiccedilatildeo a pH inicial natural com
e sem agitaccedilatildeo e a pH 6 e pH 4 sem agitaccedilatildeo Nas duas sub-secccedilotildees seguintes apresentam-
se respetivamente os resultados obtidos para a variaccedilatildeo ao longo do tempo da CQO e dos
restantes paracircmetros controlados COf NT condutividade e pH
4111 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo da CQO
Ensaios a pH natural sem agitaccedilatildeo
Realizaram-se 6 ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo de forma a determinar a evoluccedilatildeo
da CQO ao longo do tempo de ensaio Os resultados obtidos encontram-se na Tabela 6 e na
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
27
Figura 6 que tambeacutem contecircm informaccedilatildeo relativa agrave meacutedia e ao desvio padratildeo para os
resultados obtidos nos diferentes ensaios
Tabela 6 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo com a
respetiva meacutedia e desvio padratildeo
CQO g O2L
-1
t min A B C D E F Meacutedia DP
0 1851 1758 1866 1717 1775 1799 1794 057
10 1737
1683
1710 038
20 1701 1647
1674 038
30 1571
1522
1546 035
40 1593 1465 1499
1519 066
50 1411
1411
60 1350 1336
1328 1286 1331 1326 024
80 1278 1199 1300
1259 053
100 1244 1074
938
1085 153
120 1109 951 996
823 955 967 103
130
993
993
140
796 798
797 002
150
787 724
756 045
160
783 669
726 080
170
794 722
758 051
180
697 707 584 727 679 064
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
28
Figura 6 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo para as amostras recolhidas no ensaio de EC a pH natural
sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios A a F realizados
Consultando a Tabela 6 podemos concluir que em meacutedia para as 3 h de ensaio foram
removidos cerca de 11 g O2L-1 o que corresponde a uma remoccedilatildeo de CQO de 62
A anaacutelise da Figura 6 permite verificar que para o tempo de 180 minutos se comeccedila a verificar
a tendecircncia para a formaccedilatildeo de um patamar na curva ajustada aos dados experimentais o que
significa que se estaacute perto de se atingir o maacuteximo de remoccedilatildeo de CQO com uma eficiecircncia
energeacutetica aceitaacutevel
Ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo
Nos 4 ensaios de EC realizados a pH natural com agitaccedilatildeo (100 rpm) cujos resultados de CQO
se encontram na Tabela 7 e na Figura 7 verifica-se tal como no caso anterior uma boa
reprodutibilidade dos resultados A curva ajustada agrave meacutedia dos resultados apresenta uma
clara tendecircncia para formar um patamar a tempo inferior ao verificado no ensaio sem
agitaccedilatildeo Este facto traduz-se numa remoccedilatildeo de CQO menor que foi aqui de apenas 36 ao
fim de 3 h
Nestes ensaios pretendia-se minimizar problemas de passivaccedilatildeo do eleacutetrodo aumentando a
eficiecircncia EC Poreacutem a remoccedilatildeo da CQO foi menor provavelmente porque a agitaccedilatildeo
destruiacutea os flocos formados
y = 5E-07x3 - 4E-05x2 - 0071x + 17896 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
A
B
C
D
E
F
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 7 ndash Resultados da variaccedilatildeo da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC
realizados a pH natural com agitaccedilatildeo
CQO g O2L-1
t min G H I J Meacutedia DP
0 1736 1817 1845 1698 1774 069
10
1800
1592 1696 147
30
1645
1529 1587 082
40 1601
1429 1515 121
60
1523 1445
1484 055
80 1381
1262 1321 084
100
1341
1212 1276 091
120 1218
1229
1224
130 1213
1125 1169 062
140 1236 1270
1253
150 1094
1087 1090
160 1086 1150
1118
170 1138 1193
1166
180 1138 1264 1196 965 1141 128
Figura 7 ndash Valores da CQO das amostras recolhidas ao longo do tempo nos ensaios de EC realizados a pH
natural com agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
y = 3E-07x3 + 8E-05x2 - 00603x + 17635 Rsup2 = 097
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
G
H
I
J
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Ensaios a pH 6 sem agitaccedilatildeo
Para os 4 ensaios de EC realizadas a pH inicial 6 sem agitaccedilatildeo cujos resultados da CQO para
as amostras recolhidas se encontram na Tabela 8 e Figura 8 o pH da amostra foi ajustado
com H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC
Mais uma vez foi obtido o ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos resultados experimentais
com uma boa correlaccedilatildeo observando-se a formaccedilatildeo de um patamar para tempos superiores a
160 min A remoccedilatildeo total de CQO nas 3 h de ensaios foi de 64 ligeiramente superior ao
valor observando para o ensaio em que natildeo foi efetuada correccedilatildeo ao pH inicial da suspensatildeo
Tabela 8 ndash Resultados de CQO obtidos para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a pH 6
sem agitaccedilatildeo bem como a meacutedia e o desvio padratildeo para esses resultados
CQO g O2L
-1
t min K L M N Meacutedia DP
0 1758 1758 1848 1758 1780 045
10 1726
1758
1742 023
30
1544 1567 1555 016
40
1379
1379
60 1119
1206 1242 1189 063
80
986
1099 1043 081
100 810
904
857 066
120
831
826 828 003
130
721
721
140 647 683 733
687 043
150 624 691 719
678 049
160 628 591 731
650 073
170 630 595 707
644 057
180 635 598 689 607 632 041
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 8 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo par os diferentes ensaios de EC realizados a pH 6 sem
agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
Ensaios a pH 4 sem agitaccedilatildeo
Foram realizados 3 ensaios de EC a pH inicial 4 tendo-se efetuado a correccedilatildeo ao pH com
H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC Os resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO nos
diferentes ensaios encontram-se na Tabela 9 e na Figura 9 A meacutedia e o desvio padratildeo
apresentados na tabela foram calculados apenas com dois dos ensaios O e P uma vez que os
resultados obtidos no ensaio Q se afastam muito dos obtidos nos outros ensaios tal como se
pode verificar na Figura 9 Este resultado diferente ainda que com um andamento idecircntico
deve estar relacionado com algum erro experimental cometido
Uma equaccedilatildeo do 3ordm grau tambeacutem se ajusta com uma boa correlaccedilatildeo agrave meacutedia dos resultados
experimentais obtidos apresentando uma espeacutecie de patamar inicial para aleacutem do jaacute
habitual patamar final O andamento inicial da curva deve estar relacionado com a formaccedilatildeo
no iniacutecio do ensaio de partiacuteculas muito finas que vatildeo posteriormente dar origem aos
agregados que sedimentam Estas partiacuteculas finas levam mais tempo a sedimentar e
ldquocontaminamrdquo com mais facilidade as amostras recolhidas para a determinaccedilatildeo da CQO
dando origem a valores mais elevados
No cocircmputo geral a remoccedilatildeo da CQO foi inferior agrave dos outros ensaios realizados sem
agitaccedilatildeo tendo sido de 53
y = 1E-06x3 + 6E-05x2 - 01082x + 18182 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
K
L
M
N
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 9 ndash Resultados da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC realizados a pH 4
sem agitaccedilatildeo
CQO mg L-1
t min O P Q Meacutedia DP
0 1466 1342 1448 1404 067
10
1361 1491 1361 092
30
1363 1532 1363 120
40
1384
60
1074
1074
80 1071
1293 1071 157
100
813 1180 813 259
120 731
1062 731 234
130 679
679
140 721 635 1132 678 265
150 590 682
636 065
160 586 641 889 613 162
170 604 634
619 022
180 494 574 920 534 227
Figura 9 ndash Valores da CQO para as amostras recolhidas ao longo do tempo de EC para o ensaio realizado
a pH 4 sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia dos ensaios O e P
y = 2E-06x3 - 00006x2 - 00205x + 14095 Rsup2 = 098
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
O
P
Q
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
33
4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade
e pH
Na Tabela 10 e na Figura 10 encontram-se os resultados obtidos para as variaccedilotildees de COf e de
NT nos ensaios realizados a pH natural sem e com agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo As
remoccedilotildees globais de COf para as diferentes condiccedilotildees experimentais apresentam posiccedilotildees
relativas semelhantes agraves observadas para a CQO o que eacute explicado pelo facto da remoccedilatildeo da
carga orgacircnica nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo se dar essencialmente por
floculaccedilatildeocoagulaccedilatildeo com apenas uma reduzida remoccedilatildeo de carga orgacircnica por oxidaccedilatildeo
anoacutedica
Quanto agraves remoccedilotildees de azoto total satildeo bastante mais reduzidas e com um padratildeo idecircntico ao
observado pelo COf e pela CQO Esta menor remoccedilatildeo do NT pode estar relacionada com o
facto do azoto total englobar diferentes formas de azoto e o processo de EC poder ser mais
adequado para a remoccedilatildeo de algumas das formas
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH independentemente do seu valor inicial observa-se um aumento ao
longo dos ensaios sendo o valor final do pH das suspensotildees ao fim de 3 h de
aproximadamente 13 Esta subida do pH estaacute relacionada com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que
estatildeo na base da formaccedilatildeo de flocos e que iraacute levar agrave remoccedilatildeo da carga orgacircnica da
suspensatildeo
Em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo da condutividade ao longo dos ensaios observam-se que ao longo dos
ensaios realizados a diferentes condiccedilotildees experimentais sucessivos aumentos e reduccedilotildees
Estes periacuteodos devem estar relacionados respetivamente com fases de maior formaccedilatildeo de
hidroacutexidos com elevada condutividade com fases de formaccedilatildeo de flocos e consequente
precipitaccedilatildeo e reduccedilatildeo de condutividade
Tabela 10 - Remoccedilotildees de COf e de NT obtidas nos ensaios de EC a pH natural sem e com
agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo
Remoccedilatildeo COf NT
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 60 37
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo 100 rpm 50 28
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo 70 43
2611 - pH 4 - s agitaccedilatildeo 57 33
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
34
Figura 10 ndash Variaccedilatildeo da COf e NT relativos no tempo para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a)
pH natural sem agitaccedilatildeo b) pH 6 sem agitaccedilatildeo c) pH 4 sem agitaccedilatildeo d) pH natural com agitaccedilatildeo
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
Tempo minutos
pH natural com agitaccedilatildeo
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH natural
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempominutos
pH 6
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH 4
COf NT
a) b)
c) d)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 11 ndash Valores da condutividade e do pH para as amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC
realizados sem agitaccedilatildeo a) pH natural b) pH 6 e c) pH 4
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12 com o objetivo de estudar o
efeito da diluiccedilatildeo sobre a eficiecircncia do meacutetodo Na Tabela 11 e na Figura 12 encontram-se os
resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo de ensaio para os dois testes
realizados bem como a meacutedia e o desvio padratildeo dos dados recolhidos Observa-se uma
grande dispersatildeo de resultados na parte final do ensaio apoacutes 2 h que se traduz num
coeficiente de correlaccedilatildeo da equaccedilatildeo de 3ordf ordem ajustada aos dados experimentais pior
que os anteriores Para este resultado tambeacutem teraacute contribuiacutedo o facto de apenas se terem
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 6
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 4
Cond
pH
pH
a) b)
c)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
36
realizado 2 ensaios Tal como nos casos anteriores observou-se a tendecircncia para a formaccedilatildeo
de um patamar na curva ajustada para tempos superiores a 2 h
Apesar da remoccedilatildeo da CQO ter sido de cerca de 72 valor mais elevado do que nos ensaios
sem diluiccedilatildeo note-se que a remoccedilatildeo absoluta de CQO for muito inferior tendo sido cerca de
6 g Lmdash1 quando nos casos anteriores se tinham observado valores superiores a 11 g Lmdash1
Tabela 11 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
CQO g O2L
-1
t min R S Meacutedia DP
0 785 900 843 081
10
866 866
30 601 669 635 049
60
538 538
100 379 449 414 050
120 293
293
130 270
270
140 281 350 315 049
150 201 346 273 102
160 200 360 280 114
170 197 382 290 131
180 162 314 238 108
Figura 12 ndash Variaccedilatildeo da CQO das amostras recolhidas ao longo da EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
y = -8E-08x3 + 00002x2 - 00704x + 8727 Rsup2 = 098
00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
R
S
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Quanto agrave variaccedilatildeo do pH ao longo dos ensaios (Figura 13) foi idecircntica agrave dos ensaios sem
diluiccedilatildeo ie aumentou durante o ensaio ateacute atingir o valor de aproximadamente 13 e
mantendo-se nesse valor ateacute ao fim do ensaio A variaccedilatildeo da condutividade (Figura 13)
apresentou tambeacutem um comportamento semelhante ao dos ensaios sem diluiccedilatildeo embora com
variaccedilotildees menos bruscas o que eacute normal pois a concentraccedilatildeo de poluentes existentes e
hidroacutexidos formados estaacute reduzida a metade
Figura 13 ndash Variaccedilatildeo da condutividade e do pH ao longo EC realizado a pH natural com diluiccedilatildeo de 12
sem agitaccedilatildeo
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados
Na Figura 14 comparam-se as remoccedilotildees relativas de CQO de COf e de NT para os ensaios
realizados a diferentes valores de pH inicial sem agitaccedilatildeo Verifica-se que as maiores
remoccedilotildees de CQO foram obtidas para pH inicial natural e 6 A este uacuteltimo pH tambeacutem se
observaram as maiores remoccedilotildees absolutas de COf e de TN
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural com diluiccedilatildeo
Cond pH
pH
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
38
Figura 14 - Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e NT obtidas apoacutes 3h de tratamento de EC a pH
inicial natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo
Quando se comparam os ensaios realizados a pH natural com e sem agitaccedilatildeo (Figura 15)
observam-se remoccedilotildees absolutas de CQO de COf e de NT superiores para o ensaio realizado
sem agitaccedilatildeo Efetivamente a agitaccedilatildeo parece natildeo favorecer a formaccedilatildeo dos flocos ou
mesmo provocar a sua desagregaccedilatildeo
Aparentemente o facto de diluir o lixiviado original antes de efetuar o ensaio de
eletrocoagulaccedilatildeo tambeacutem natildeo introduz alteraccedilotildees positivas nos resultados pois a diluiccedilatildeo
leva a que as remoccedilotildees absolutas dos paracircmetros em anaacutelise decresccedilam significativamente
(Figura 16) O efeito da concentraccedilatildeo parece ser de extrema importacircncia sendo que quando
a concentraccedilatildeo eacute superior se devem formar flocos com massa criacutetica para sedimentarem com
maior facilidade
Na Figura 17 faz-se uma anaacutelise da remoccedilatildeo absoluta da CQO nas diferentes horas de ensaio
para os testes realizados a diferentes valores de pH inicial com e sem agitaccedilatildeo Verifica-se
que
A pH natural sem agitaccedilatildeo a remoccedilatildeo da CQO eacute a mais regular ao longo do tempo
Para os ensaios realizados a pH inicial 4 e 6 a remoccedilatildeo para a 3ordf hora eacute bastante
inferior agraves remoccedilotildees obtidas para as duas primeiras horas
Nos ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo a remoccedilatildeo durante a 3ordf hora eacute
miacutenima natildeo se justificando o prolongamento do ensaio para aleacutem de 2 h
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
39
verificamos uma remoccedilatildeo mais elevada da CQO na primeira hora de ensaio a pH 6 sem
agitaccedilatildeo Relativamente agrave segunda hora natildeo se verifica diferenccedilas significativas No entanto
na 3ordf hora verifica-se uma maior remoccedilatildeo no ensaio a pH natural sem agitaccedilatildeo
Figura 15 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC a pH inicial
natural com e sem agitaccedilatildeo
Figura 16 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC realizada a pH
inicial natural com e sem diluiccedilatildeo da amostra inicial
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 11 - pH natural - c agitaccedilatildeo 100 rpm
X0-X
CQO
COf
NT
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 12 - pH natural - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
40
Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
41
Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
54
Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
55
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
61
Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
62
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
13
Nanofiltraccedilatildeo
A tecnologia de nanofiltraccedilatildeo tem uma abordagem versaacutetil para alcanccedilar vaacuterios objetivos da
qualidade da aacutegua tais como controle de contaminantes orgacircnicos inorgacircnicos e
microbianos As membranas de nanofiltraccedilatildeo estudadas normalmente satildeo feitas de filmes
polimeacutericos com um cut-off molecular entre 200 e 2000 Da A alta taxa de rejeiccedilatildeo de iotildees
sulfatos e de mateacuteria orgacircnica dissolvida juntamente com a baixa rejeiccedilatildeo de cloreto de
soacutedio reduz o volume do concentrado Poreacutem a aplicaccedilatildeo bem sucedida desta tecnologia
requer um controlo eficaz das incrustaccedilotildees da membrana Na realidade um grande gama de
constituintes podem contribuir para a formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees na membrana como
substacircncias orgacircnicas e inorgacircnicas dissolvidas partiacuteculas coloidais e suspensas (Renou et al
2008)
Ultrafiltraccedilatildeo
A ultrafiltraccedilatildeo (UF) eacute eficaz para eliminar macromoleacuteculas e pequenas partiacuteculas mas eacute
fortemente dependente do tipo de material que constitui a membrana A UF por ser utilizada
como ferramenta para fracionar mateacuteria orgacircnica e tambeacutem avaliar a massa molecular
predominante de poluentes orgacircnicos Por outro lado testes do permeado da membrana pode
fornecer informaccedilatildeo sobre a recalcitracircncia e a toxicidade das fraccedilotildees permeadas (Renou et
al 2008)
Osmose Inversa
A osmose inversa (OI) parece ser um dos meacutetodos mais promissores e eficiente entre os novos
processos de tratamento de lixiviados No passado vaacuterios estudos realizados tanto em
laboratoacuterio como agrave escala industrial demonstraram elevados desempenhos da OI na
separaccedilatildeo de poluentes de lixiviados No entanto dois problemas foram identificados como
grandes inconvenientes para aplicaccedilatildeo destes processos no tratamento de lixiviados que satildeo
a formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees na membrana (impondo a necessidade de um preacute-tratamento
extensivo ou a limpeza quiacutemica das membranas resultando numa vida curta das membranas e
diminuindo a produtividade do processo) e a geraccedilatildeo de grande volume de concentrado (que
tem de ser descarregado ou ainda tratado) (Renou et al 2008)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
14
245 Tratamentos Eletroquiacutemicos
Nos uacuteltimos anos meacutetodos eletroquiacutemicos foram aplicados no tratamento de mateacuteria orgacircnica
com elevada toxicidade e baixa degrabilidade bioloacutegica Meacutetodos tais como eletrocoagulaccedilatildeo
(EC) oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica e eletro-foto-oxidaccedilatildeo foram frequentemente utilizados no
tratamento de aacuteguas residuais origem tecircxtil e da industria do azeite No tratamento de
lixiviado estes meacutetodos tambeacutem se tornaram importantes Na maioria dos estudos
especialmente o meacutetodo de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica foi estudado com o objetivo de aumentar
a eficiecircncia do meacutetodo testando vaacuterios paracircmetros nomeadamente materiais do acircnodo que
tenham elevada atividade eletrocataliacutetica e elevado potencial de produccedilatildeo de oxigeacutenio ativo
(Atmaca 2009)
ElectrocuagulaccedilatildeoFlotaccedilatildeo
A eletrocoagulaccedilatildeo (EC) eacute uma teacutecnica eletroquiacutemica considerada bastante simples que
requer equipamento baacutesico e que pode reduzir consideravelmente a carga orgacircnica (Ilhan et
al 2008) A EC envolve a produccedilatildeo de coagulantes in situ por aplicaccedilatildeo de uma diferenccedila de
potencial entre os eleacutetrodos atraveacutes de uma fonte de corrente externa levando agrave oxidaccedilatildeo do
acircnodo (Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009) A quantidade de metal dissolvido ou depositado
depende da quantidade de eletricidade que passa atraveacutes da soluccedilatildeo (Liu et al 2010) A
reaccedilatildeo que descreve a oxidaccedilatildeo do metal M de que eacute formado o acircnodo eacute a seguinte
No acircnodo
(1)
No caacutetodo em meio aacutecido pode dar-se a reaccedilatildeo de formaccedilatildeo do H2 por reduccedilatildeo dos prototildees
(reaccedilatildeo 2) ou em meio alcalino por reduccedilatildeo da H2O (reaccedilatildeo 3) Em ambos os casos o pH
aumenta durante a eletroacutelise e os iotildees Fe2+ reagem para formar hidroacutexidos metaacutelicos (reaccedilatildeo
4)
(2)
(3)
(4)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
15
O OH- produzido na reaccedilatildeo 4 causa um aumento do pH durante a eletroacutelise (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Os metais mais usados como acircnodos satildeo o Fe e o Al dando origem respectivamente aos iotildees
Fe2+ e Al3+ que se hidrolizam imediatamente a ferro polimeacuterico ou hidroacutexido de alumiacutenio na
presenccedila de O2 Estes hidroacutexidos polimeacutericos como Fe(H2O)63+ Fe(H2O)5(OH)2+
Fe(H2O)4(OH)2+ Fe2(H2O)8(OH)24+ e Fe2(H2O)6(OH)4
4+ ou Al(OH)2+ Al(OH)2+ Al2(OH)2
4+Al(OH)4minus
Al6(OH)153+ Al7(OH)17
4+ satildeo excelentes agentes coagulantes Os gases envolvidos no eleacutectrodo
podem colapsar e causar flotaccedilatildeo das partiacuteculas coaguladas (Mollah et al 2004 Liu et al
2010)
(5)
(6)
Quando se utilizam acircnodos de ferro Fe(OH)3 precipita a pH superior a 55 (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Os prototildees produzidos nas reaccedilotildees 5 e 6 podem ser diretamente reduzidos a H2 gasoso no
caacutetodo segundo a reaccedilatildeo 7 (Ilhan et al 2008 Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009)
(7)
Em meio aacutecido a pH inferior a 5 eacute dissolvida uma quantidade de acircnodo de ferro maior do
que a esperada pela lei de Faraday devido ao ataque quiacutemico de prototildees (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Principais fatores que influenciam a EC
Densidade de Corrente
A densidade de corrente aplicada eacute importante na EC uma vez que eacute o uacutenico paracircmetro
operacional que pode ser controlado diretamente Neste sistema a densidade de corrente
determina a quantidade de iotildees Al3+ ou Fe2+ que satildeo libertados dos respetivos eleacutetrodos (Chen
2004)
Temperatura
A temperatura tem influecircncia na EC Estudos efetuados sobre a oxidaccedilatildeodissoluccedilatildeo de
acircnodos de Al no intervalo de temperatura de 2 a 90 ordmC concluiacuteram que a eficiecircncia de
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
16
corrente relativa ao acircnodo de Al aumenta rapidamente quando a temperatura da mistura
reacional varia de 2 a 30 ordmC O aumento da temperatura vai acelerar a velocidade de
destruiccedilatildeo da membrana de oacutexido aumentando a eficiecircncia de corrente Poreacutem quando a
temperatura sobe acima de 60 ordmC a eficiecircncia de corrente comeccedila a baixar Neste caso o
volume do coloacuteide Al(OH)3 diminui e os poros formados no acircnodo de Al fecham- se Estes
fatores devem ser responsaacuteveis pela diminuiccedilatildeo da eficiecircncia de corrente (Liu et al 2010
Chen 2004)
pH
O pH da soluccedilatildeo tem um papel importante nos processos de EC (Liu et al 2010) Os efeitos do
pH de misturas reacionais ou de aacuteguas residuais na EC refletem-se na eficiecircncia de corrente e
na solubilidade dos hidroacutexidos de metal formados
Geralmente a eficiecircncia de corrente dos processos de EC com alumiacutenio eacute mais elevada em
condiccedilotildees aacutecidas ou alcalinas do que em condiccedilotildees neutras O desempenho do tratamento
depende da natureza dos poluentes sendo a melhor remoccedilatildeo de poluente obtida a pH
proacuteximo de 7 O consumo de energia eacute no entanto maior a pH neutro devido agrave variaccedilatildeo da
condutividade Para condutividades elevadas o efeito de pH natildeo eacute significativo (Chen 2004)
Na gama de pH 4 ndash 9 formam-se Al(OH)2+ Al(OH)2+ Al2(OH)2
4+ Al(OH)3 e Al13(OH)327+ A
superfiacutecie destes compostos eacute carregada positivamente o que pode levar agrave neutralizaccedilatildeo
eletroquiacutemica por adsorccedilatildeo
A pH gt 10 forma-se maioritariamente Al(OH)4- e o efeito de coagulaccedilatildeo baixa rapidamente A
pH baixo Al3+ eacute o iatildeo maioritaacuterio e natildeo tem efeito coagulante
A evoluccedilatildeo de H2 no caacutetodo iraacute aumentar a concentraccedilatildeo de OH- Assim o pH na soluccedilatildeo
aquosa aumenta quando o pH da aacutegua original estaacute no intervalo 4 ndash 9 No entanto quando o
pH da aacutegua original eacute maior do que 9 o pH da aacutegua tratada iraacute diminuir (Liu et al 2010)
Materiais dos Eleacutetrodo
A Coagulaccedilatildeo Quiacutemica (CQ) e a EC baseiam-se no mesmo fenoacutemeno no qual as partiacuteculas
carregadas em suspensatildeo coloidal satildeo neutralizadas por colisatildeo muacutetua com iotildees de hidroacutexidos
metaacutelicos e aglomerados seguido de sedimentaccedilatildeo e flutuaccedilatildeo A diferenccedila entre EC e CQ eacute
principalmente a forma como o ferro ou alumiacutenio satildeo facultados agrave soluccedilatildeo A EC eacute um
processo que consiste em criar flocos de hidroacutexido metaacutelico por eletrodissoluccedilatildeo de acircnodos
soluacuteveis (Fe ou Al) enquanto que a CQ consiste em hidrolisar sais metaacutelicos de ferro ou
alumiacutenio sendo os sulfatos e os cloretos feacuterricos e de alumiacutenio os mais usados como
coagulantes no tratamento de aacutegua Algumas vantagens da EC relativamente CQ satildeo (Liu et
al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
17
1 Na coagulaccedilatildeo quiacutemica a hidroacutelise de sais metaacutelicos conduz a uma diminuiccedilatildeo do pH
sendo sempre necessaacuterio corrigir o pH do efluente A coagulaccedilatildeo quiacutemica eacute altamente
sensiacutevel agraves variaccedilotildees do pH e uma coagulaccedilatildeo eficaz eacute obtida a pH 6-7 Na
eletrocoagulaccedilatildeo o efeito da neutralizaccedilatildeo torna-se efetivo numa gama ampla de pH
entre 4 e 9
2 Os flocos formados pela EC apesar de similares aos da CQ tendem a ser maiores
contendo menos ligaccedilotildees com a aacutegua sendo resistentes ao aacutecido e muito mais
estaacuteveis A CQ eacute sempre seguida de uma sedimentaccedilatildeo e uma filtraccedilatildeo enquanto que
o processo de EC pode ser seguido pela sedimentaccedilatildeo ou flutuaccedilatildeo naturais As bolhas
de gaacutes produzidas durante a eletroacutelise podem levar os poluentes para a superfiacutecie da
soluccedilatildeo onde podem ser mais facilmente concentrados e removidos
3 As lamas formadas pela EC satildeo facilmente fixaacuteveis e faacuteceis de separar da aacutegua porque
satildeo compostas maioritariamente de oacutexidoshidroacutexidos metaacutelicos Apesar disto esta eacute
uma teacutecnica de baixa produccedilatildeo de lamas
4 O uso de produtos quiacutemicos eacute evitado no processo de EC Assim natildeo eacute preciso
neutralizar o excesso de quiacutemicos e eacute evitada uma poluiccedilatildeo secundaacuteria causada por
substacircncias quiacutemicas que satildeo adicionadas pois na EC apenas se verifica a
solubilizaccedilatildeo dos acircnodos
5 O processo de EC tem a vantagem de tratar o efluente com temperaturas baixas e
baixa turvaccedilatildeo Nestas condiccedilotildees a CQ tem dificuldade em encontrar um resultado
satisfatoacuterio
6 A EC requer equipamento simples e eacute faacutecil de operar
As principais desvantagens da EC satildeo (Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009)
Passivaccedilatildeo do acircnodo pela deposiccedilatildeo de lamas nos eleacutectrodos que pode inibir o
processo eletroliacutetico no modo de operaccedilatildeo contiacutenuo
Altas concentraccedilotildees de iotildees ferro e alumiacutenio no efluente que tecircm que ser removidas
posteriormente
Na Figura 3 apresenta-se um esquema do mecanismo reacional de eletrocoagulaccedilatildeo
eletrofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 3 - Esquema do processo de eletrocoagulaccedilatildeo (adaptado de Mollah et al 2004)
A eletrocoagulaccedilatildeo eacute eficiente na remoccedilatildeo de soacutelidos suspensos bem como oacuteleos e gorduras
Provou-se ser eficaz no tratamento de aacutegua potaacutevel para operaccedilotildees marinhas e mesmo para o
abastecimento de aacutegua para processos industriais (Chen 2004)
Oxidaccedilatildeo Eletroquiacutemica
A oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica tem sido amplamente investigada como um meio eficaz de controlo
de poluiccedilatildeo da aacutegua e no tratamento de aacuteguas residuais Uma vantagem importante da
oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute oxidar poluentes orgacircnicos em CO2 e aacutegua a fim de evitar um
problema de mudanccedila de uma fase para outra dos contaminantes Tambeacutem a operaccedilatildeo a
temperatura ambiente e pressatildeo atmosfeacuterica impede volatilizaccedilatildeo e a descarga dos resiacuteduos
que natildeo satildeo tratados e a reaccedilatildeo pode ser simplesmente terminada (Deng and Englehardt
2007) O processo de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute particularmente interessante uma vez que os
eletrotildees fornecidos permitem uma versaacutetil eficiente facilmente automatizaacutevel e limpa
tecnologia (Panizza et al 2010)
Nos uacuteltimos anos os processos oxidativos avanccedilados (POA) tecircm sido propostos como uma
alternativa eficiente e emergente para o tratamento de efluentes que contecircm poluentes
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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toacutexicos ou refrataacuterios Muitos processos tais como oxidaccedilatildeo de Fenton ozonizaccedilatildeo oxidaccedilatildeo
eletroquiacutemica e os seus processos combinados foram investigados (Zhou et al 2011)
Durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica os poluentes podem ser oxidados quer diretamente como
indiretamente (Deng and Englehardt 2007 Primo et al 2009 Zhang et al 2011) isto eacute no
acircnodo alguns compostos podem ser diretamente oxidados Aleacutem disso reaccedilotildees de oxidaccedilatildeo
podem ocorrer no seio da soluccedilatildeo atraveacutes de espeacutecies oxidantes geradas electroliticamente
Propotildee-se que a degradaccedilatildeo de amoniacuteaco ocorre principalmente devido ao processo de
oxidaccedilatildeo indirecta na presenccedila de iotildees cloreto No entanto a oxidaccedilatildeo de amoniacuteaco pode
levar a formaccedilatildeo de iotildees nitrato (Primo et al 2009)
A Figura 4 ilustra os diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo (Anglaba et al 2009)
Figura 4 - Diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica (a) oxidaccedilatildeo directa e (b) oxidaccedilatildeo indirecta (adaptado de Anglada et al 2009)
Na oxidaccedilatildeo direta os poluentes satildeo destruiacutedos diretamente na superfiacutecie do acircnodo e pode
tomar duas vias diferentes
Conversatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo apenas parcialmente oxidados (reaccedilatildeo
8) podendo ser necessaacuterio um tratamento subsequente
(8)
Combustatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo transformados em aacutegua dioacutexido de
carbono inorgacircnicos e outros componentes (reaccedilatildeo 9)
(9)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
20
Na oxidaccedilatildeo indireta onde um mediador (HClO H2S2O8 HO e outros) eacute eletroquimicamente
gerado para efetuar a oxidaccedilatildeo (Deng and Englehardt 2007 Anglada et al 2009) As reaccedilotildees
responsaacuteveis pela oxidaccedilatildeo indireta durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica satildeo as seguintes (Deng
and Englehardt 2007)
Reaccedilotildees anoacutedicas
(10)
(11)
(12)
Reaccedilotildees no seio da soluccedilatildeo
(13)
(14)
Reaccedilotildees catoacutedicas
(15)
(16)
Eletro-Fenton
Existem sistemas hiacutebridos que consistem em processos de oxidaccedilatildeo diferentes tais como
oxidaccedilatildeo Fenton sendo um meacutetodo frequentemente usado com o objetivo de aumentara
eficiecircncia dos meacutetodos eletroquiacutemicos (Atmaca 2009)
O processo Fenton tem atraiacutedo grande interesse devido agrave sua capacidade de gerar radicais
hidroxilo (HO) atraveacutes da decomposiccedilatildeo de H2O2 por Fe2+ em condiccedilotildees aacutecidas Aleacutem disso
pode ser aplicada a uma vasta gama de poluentes orgacircnicos devido agrave sua simplicidade e
facilidade de aplicaccedilatildeo em condiccedilotildees suaves de temperatura e pressatildeo A eficiecircncia deste
processo pode ser consideravelmente melhorada pela aplicaccedilatildeo de eletricidade para gerar
radicais HO adicionais chamando assim processo eletro-Fenton O processo eletro-Fenton
inclui as vantagens combinadas de eletroquiacutemica e os meacutetodos de tratamento Fenton Este
processo permite a produccedilatildeo de mais radicais HO sendo reforccedilada a oxidaccedilatildeo dos compostos
orgacircnicos Em meio aacutecido o poder oxidante de H2O2 pode ser melhorado com o meacutetodo
eletro-Fenton onde uma pequena quantidade de Fe2+ eacute adicionada como catalisador na
soluccedilatildeo contaminada para gerar HO e Fe3+ das reaccedilotildees de Fenton (Mohajeri et al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 3 ndash Materiais e Meacutetodos
O efluente utilizado neste trabalho foi recolhido agrave entrada do tratamento bioloacutegico numa
ETRS A amostra recolhida foi caraterizada tendo em conta os seguintes paracircmetros CQO
COf soacutelidos totais (ST) soacutelidos suspensos (SS) soacutelidos dissolvidos (SD) azoto amoniacal (N-
NH3) e azoto de Kjeldhal (NTK) Todas as anaacutelises foram efetuadas de acordo com o Standard
Methods encontrando-se as teacutecnicas usadas respectivamente nos anexos 1 a 3 Durante os
ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo forma recolhidas amostras agraves quais foram efetuadas as seguintes
anaacutelises CQO Carbono Orgacircnico Filtrado (COf) Azoto Total (NT) pH e condutividade
Nos pontos seguintes descrevem-se os reagentes os meacutetodos e as teacutecnicas utilizadas ao longo
do trabalho
31 ndash Reagentes
Na Tabela 2 encontram-se listados os reagentes usados para as vaacuterias determinaccedilotildees
analiacuteticas bem como o seu grau de pureza e marca
Tabela 2 ndash Reagentes utilizados na eletrocoagulaccedilatildeo e nos meacutetodos de anaacutelise
Reagentes Grau de Pureza Marca
Ensaios de EC e
determinaccedilotildees COf H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
CQO
K2Cr2O7 99 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
Ag2SO4 985 Carlo Erba
HgSO4 99 Fluka
FeH20N2O14S2 995 Merck
N-NH3 e TKN
NaOH 98 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
H3BO3 998 Panreac
K2SO4 998 AnalaR NORMAPUR
CuSO4 99-1005 Merck
Na2S2O3 1004 AnalaR NORMAPUR
Na2B4O7middot10H2O 995-105 Scharlau
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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32 ndash Paracircmetros de Controlo
Todos os paracircmetros de controlo foram determinados de acordo os meacutetodos que se encontram
nos anexos 1 a 3
Carecircncia Quiacutemica de Oxigeacutenio
A CQO foi determinada em todas as amostras apoacutes o ensaio de EC A determinaccedilatildeo foi atraveacutes
do meacutetodo tritrimeacutetrico em refluxo fechado (anexo 1)
O digestor utilizado foi um Spectroquant TR 420 e o titulador automaacutetico foi da Metrohm 876
Dosimat plus
Carbono Orgacircnico filtrado e Azoto total
O COf e o azoto total foram determinados em todas as amostras apoacutes o tratamento de EC
utilizando o equipamento Total Organic Carbon Analyzer da Shimadzu TOC-V CSH O meacutetodo
usado para determinar este paracircmetro foi o meacutetodo da combustatildeo a alta temperatura Antes
de proceder agrave medida do COf no referido aparelho as amostras da EC foram filtradas com
filtros de 1 μm e acidificadas com H2SO4 de forma a atingir pH 3 ndash 4
pH
Mediu-se o pH das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC no equipamento pHmeter
HI 931400
Condutividade
As medidas de condutividade das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC foram
efetuadas com um condutiviacutemetro Mettler Toledo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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33 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Apoacutes a caraterizaccedilatildeo inicial das amostras realizaram-se os ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo com
o objetivo de precipitar a mateacuteria suspensa e dissolvida existente no lixiviado Numa
primeira fase de tratamento com EC foram feitos ensaios de otimizaccedilatildeo das condiccedilotildees a
aplicar tendo-se variado primeiro a diferenccedila de potencial aplicada (entre 6 e 12 V)
Verificou-se que natildeo havia uma boa reprodutibilidade das condiccedilotildees experimentais pelo que
se passou a aplicar uma intensidade de corrente constante 25 A apresentando-se nesta
dissertaccedilatildeo apenas estes uacuteltimos resultados Foram realizados ensaios de 3 horas a pH
natural pH 6 e a pH 4 com agitaccedilatildeo (100 rpm) e sem agitaccedilatildeo com diluiccedilatildeo (12) e sem
diluiccedilatildeo A Fabela 3 apresenta um resumo dos ensaios realizados Todos os ensaios foram
repetidos tendo sido efetuados dois a cinco ensaios para cada condiccedilatildeo experimental a
testar e as amostras recolhidas a intervalos de tempo diferentes para inferir da
reprodutibilidade dos resultados experimentais O tratamento foi realizado com acircnodos e
caacutetodos de ferro ambos com aacutereas de 40 cm2 A Figura 5 ilustra o esquema de montagem
experimental usada na EC
Figura 5 - Montagem experimental usada no tratamento de EC Legenda 1 ndash Fonte de alimentaccedilatildeo
2 ndash Eleacutetrodos de ferro 3 ndash Ceacutelula contendo o lixiviado 4 ndash Agitador magneacutetico 5 ndash Placa de agitaccedilatildeo
0000
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 3 ndash Resumo das vaacuterias condiccedilotildees aplicadas ao longo dos ensaios realizados com uma intensidade
de corrente aplicada de 25 A
Diluiccedilatildeo Agitaccedilatildeo pH inicial
11
sem 4
sem 6
sem natural (83)
Com (100 rpm) natural (8hellip)
12 sem natural (83)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
25
Capiacutetulo 4 ndash Resultados e Discussatildeo
Este capiacutetulo encontra-se dividido em duas partes a primeira onde satildeo apresentados os
resultados obtidos nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo das amostras de lixiviado e a segunda
que conteacutem caacutelculos relacionados com remoccedilotildees especiacuteficas de carga orgacircnica por consumo
de ferro e de energia eleacutetrica
As amostras utilizadas neste estudo foram obtidas no aterro sanitaacuterio da Resistrela na
Capinha Concelho do Fundatildeo As amostras foram recolhidas no tanque de equalizaccedilatildeo agrave
entrada do tratamento bioloacutegico aiacute existente em Fevereiro de 2012 Nas Tabelas 4 e 5
apresentam-se os resultados obtidos na caracterizaccedilatildeo da amostra recolhida Para a
determinaccedilatildeo da CQO e do COf foram ensaiadas diferentes diluiccedilotildees tendo-se verificado que
as mais adequadas eram respetivamente 150 e 1200 Esta eacute uma amostra tiacutepica de um
lixiviado novo dada a sua CQO
Tabela 4 ndash Resultados de CQO e COf obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Diluiccedilatildeo CQO CQO mg O2L-1 Diluiccedilatildeo COf COf mgL-1
150 17622
1100 7196
125 17517
120 17515 1200 7310
110 10325
Tabela 5 ndash Resultados de condutividade pH ST SS SD azoto amoniacal e azoto total de Kjeldahl
obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Condutividade (15 ordmC) mscm-1 pH STgL-1 SSgL-1 SDgL-1 N-NH3
mgL-1
NTK
mgL-1
294 837 2370 115 2270 4485 5141
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
26
41 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Nesta secccedilatildeo encontram-se os resultados obtidos para as diferentes condiccedilotildees experimentais
ensaiadas tal como se encontra descrito na Tabela 3 Tal como jaacute foi referido anteriormente
todos os ensaios aqui apresentados foram realizados a uma intensidade de corrente aplicada
de 25 A
Cada uma das diferentes condiccedilotildees experimentais ensaiadas for repetida uma ou vaacuterias
vezes Para evitar grandes variaccedilotildees no volume dos ensaios e em simultacircneo haver
determinaccedilotildees da CQO a intervalos de tempos reduzidos as amostras em cada uma das
repeticcedilotildees foram recolhidas a tempos diferentes Deste modo por vezes para um
determinado tempo temos apenas um valor do paracircmetro em estudo ao qual continuamos a
chamar incorretamente ldquomeacutediardquo e para o qual consequentemente natildeo existe desvio
padratildeo A esses valores meacutedios da CQO foram ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau Na realidade
em alguns dos casos o ajuste de uma exponencial ou equaccedilatildeo do 2ordm grau podia ter sido
conseguido com resultados igualmente bons Contudo por razotildees de consistecircncia foram
sempre ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau
Para os outros paracircmetros de anaacutelise usados neste estudo COf NT pH e condutividade as
determinaccedilotildees natildeo foram tatildeo exaustivas apesar de terem sido calculadas sempre para mais
do que um ensaio Contudo seratildeo apresentados apenas os resultados para o ensaio em que
foram recolhidas mais amostras e que portanto apresenta um maior nuacutemero de resultados
411 ndash Amostras sem diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC agraves amostras de lixiviado sem diluiccedilatildeo a pH inicial natural com
e sem agitaccedilatildeo e a pH 6 e pH 4 sem agitaccedilatildeo Nas duas sub-secccedilotildees seguintes apresentam-
se respetivamente os resultados obtidos para a variaccedilatildeo ao longo do tempo da CQO e dos
restantes paracircmetros controlados COf NT condutividade e pH
4111 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo da CQO
Ensaios a pH natural sem agitaccedilatildeo
Realizaram-se 6 ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo de forma a determinar a evoluccedilatildeo
da CQO ao longo do tempo de ensaio Os resultados obtidos encontram-se na Tabela 6 e na
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
27
Figura 6 que tambeacutem contecircm informaccedilatildeo relativa agrave meacutedia e ao desvio padratildeo para os
resultados obtidos nos diferentes ensaios
Tabela 6 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo com a
respetiva meacutedia e desvio padratildeo
CQO g O2L
-1
t min A B C D E F Meacutedia DP
0 1851 1758 1866 1717 1775 1799 1794 057
10 1737
1683
1710 038
20 1701 1647
1674 038
30 1571
1522
1546 035
40 1593 1465 1499
1519 066
50 1411
1411
60 1350 1336
1328 1286 1331 1326 024
80 1278 1199 1300
1259 053
100 1244 1074
938
1085 153
120 1109 951 996
823 955 967 103
130
993
993
140
796 798
797 002
150
787 724
756 045
160
783 669
726 080
170
794 722
758 051
180
697 707 584 727 679 064
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
28
Figura 6 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo para as amostras recolhidas no ensaio de EC a pH natural
sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios A a F realizados
Consultando a Tabela 6 podemos concluir que em meacutedia para as 3 h de ensaio foram
removidos cerca de 11 g O2L-1 o que corresponde a uma remoccedilatildeo de CQO de 62
A anaacutelise da Figura 6 permite verificar que para o tempo de 180 minutos se comeccedila a verificar
a tendecircncia para a formaccedilatildeo de um patamar na curva ajustada aos dados experimentais o que
significa que se estaacute perto de se atingir o maacuteximo de remoccedilatildeo de CQO com uma eficiecircncia
energeacutetica aceitaacutevel
Ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo
Nos 4 ensaios de EC realizados a pH natural com agitaccedilatildeo (100 rpm) cujos resultados de CQO
se encontram na Tabela 7 e na Figura 7 verifica-se tal como no caso anterior uma boa
reprodutibilidade dos resultados A curva ajustada agrave meacutedia dos resultados apresenta uma
clara tendecircncia para formar um patamar a tempo inferior ao verificado no ensaio sem
agitaccedilatildeo Este facto traduz-se numa remoccedilatildeo de CQO menor que foi aqui de apenas 36 ao
fim de 3 h
Nestes ensaios pretendia-se minimizar problemas de passivaccedilatildeo do eleacutetrodo aumentando a
eficiecircncia EC Poreacutem a remoccedilatildeo da CQO foi menor provavelmente porque a agitaccedilatildeo
destruiacutea os flocos formados
y = 5E-07x3 - 4E-05x2 - 0071x + 17896 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
A
B
C
D
E
F
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 7 ndash Resultados da variaccedilatildeo da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC
realizados a pH natural com agitaccedilatildeo
CQO g O2L-1
t min G H I J Meacutedia DP
0 1736 1817 1845 1698 1774 069
10
1800
1592 1696 147
30
1645
1529 1587 082
40 1601
1429 1515 121
60
1523 1445
1484 055
80 1381
1262 1321 084
100
1341
1212 1276 091
120 1218
1229
1224
130 1213
1125 1169 062
140 1236 1270
1253
150 1094
1087 1090
160 1086 1150
1118
170 1138 1193
1166
180 1138 1264 1196 965 1141 128
Figura 7 ndash Valores da CQO das amostras recolhidas ao longo do tempo nos ensaios de EC realizados a pH
natural com agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
y = 3E-07x3 + 8E-05x2 - 00603x + 17635 Rsup2 = 097
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
G
H
I
J
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
30
Ensaios a pH 6 sem agitaccedilatildeo
Para os 4 ensaios de EC realizadas a pH inicial 6 sem agitaccedilatildeo cujos resultados da CQO para
as amostras recolhidas se encontram na Tabela 8 e Figura 8 o pH da amostra foi ajustado
com H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC
Mais uma vez foi obtido o ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos resultados experimentais
com uma boa correlaccedilatildeo observando-se a formaccedilatildeo de um patamar para tempos superiores a
160 min A remoccedilatildeo total de CQO nas 3 h de ensaios foi de 64 ligeiramente superior ao
valor observando para o ensaio em que natildeo foi efetuada correccedilatildeo ao pH inicial da suspensatildeo
Tabela 8 ndash Resultados de CQO obtidos para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a pH 6
sem agitaccedilatildeo bem como a meacutedia e o desvio padratildeo para esses resultados
CQO g O2L
-1
t min K L M N Meacutedia DP
0 1758 1758 1848 1758 1780 045
10 1726
1758
1742 023
30
1544 1567 1555 016
40
1379
1379
60 1119
1206 1242 1189 063
80
986
1099 1043 081
100 810
904
857 066
120
831
826 828 003
130
721
721
140 647 683 733
687 043
150 624 691 719
678 049
160 628 591 731
650 073
170 630 595 707
644 057
180 635 598 689 607 632 041
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
31
Figura 8 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo par os diferentes ensaios de EC realizados a pH 6 sem
agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
Ensaios a pH 4 sem agitaccedilatildeo
Foram realizados 3 ensaios de EC a pH inicial 4 tendo-se efetuado a correccedilatildeo ao pH com
H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC Os resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO nos
diferentes ensaios encontram-se na Tabela 9 e na Figura 9 A meacutedia e o desvio padratildeo
apresentados na tabela foram calculados apenas com dois dos ensaios O e P uma vez que os
resultados obtidos no ensaio Q se afastam muito dos obtidos nos outros ensaios tal como se
pode verificar na Figura 9 Este resultado diferente ainda que com um andamento idecircntico
deve estar relacionado com algum erro experimental cometido
Uma equaccedilatildeo do 3ordm grau tambeacutem se ajusta com uma boa correlaccedilatildeo agrave meacutedia dos resultados
experimentais obtidos apresentando uma espeacutecie de patamar inicial para aleacutem do jaacute
habitual patamar final O andamento inicial da curva deve estar relacionado com a formaccedilatildeo
no iniacutecio do ensaio de partiacuteculas muito finas que vatildeo posteriormente dar origem aos
agregados que sedimentam Estas partiacuteculas finas levam mais tempo a sedimentar e
ldquocontaminamrdquo com mais facilidade as amostras recolhidas para a determinaccedilatildeo da CQO
dando origem a valores mais elevados
No cocircmputo geral a remoccedilatildeo da CQO foi inferior agrave dos outros ensaios realizados sem
agitaccedilatildeo tendo sido de 53
y = 1E-06x3 + 6E-05x2 - 01082x + 18182 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
K
L
M
N
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 9 ndash Resultados da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC realizados a pH 4
sem agitaccedilatildeo
CQO mg L-1
t min O P Q Meacutedia DP
0 1466 1342 1448 1404 067
10
1361 1491 1361 092
30
1363 1532 1363 120
40
1384
60
1074
1074
80 1071
1293 1071 157
100
813 1180 813 259
120 731
1062 731 234
130 679
679
140 721 635 1132 678 265
150 590 682
636 065
160 586 641 889 613 162
170 604 634
619 022
180 494 574 920 534 227
Figura 9 ndash Valores da CQO para as amostras recolhidas ao longo do tempo de EC para o ensaio realizado
a pH 4 sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia dos ensaios O e P
y = 2E-06x3 - 00006x2 - 00205x + 14095 Rsup2 = 098
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
O
P
Q
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
33
4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade
e pH
Na Tabela 10 e na Figura 10 encontram-se os resultados obtidos para as variaccedilotildees de COf e de
NT nos ensaios realizados a pH natural sem e com agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo As
remoccedilotildees globais de COf para as diferentes condiccedilotildees experimentais apresentam posiccedilotildees
relativas semelhantes agraves observadas para a CQO o que eacute explicado pelo facto da remoccedilatildeo da
carga orgacircnica nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo se dar essencialmente por
floculaccedilatildeocoagulaccedilatildeo com apenas uma reduzida remoccedilatildeo de carga orgacircnica por oxidaccedilatildeo
anoacutedica
Quanto agraves remoccedilotildees de azoto total satildeo bastante mais reduzidas e com um padratildeo idecircntico ao
observado pelo COf e pela CQO Esta menor remoccedilatildeo do NT pode estar relacionada com o
facto do azoto total englobar diferentes formas de azoto e o processo de EC poder ser mais
adequado para a remoccedilatildeo de algumas das formas
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH independentemente do seu valor inicial observa-se um aumento ao
longo dos ensaios sendo o valor final do pH das suspensotildees ao fim de 3 h de
aproximadamente 13 Esta subida do pH estaacute relacionada com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que
estatildeo na base da formaccedilatildeo de flocos e que iraacute levar agrave remoccedilatildeo da carga orgacircnica da
suspensatildeo
Em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo da condutividade ao longo dos ensaios observam-se que ao longo dos
ensaios realizados a diferentes condiccedilotildees experimentais sucessivos aumentos e reduccedilotildees
Estes periacuteodos devem estar relacionados respetivamente com fases de maior formaccedilatildeo de
hidroacutexidos com elevada condutividade com fases de formaccedilatildeo de flocos e consequente
precipitaccedilatildeo e reduccedilatildeo de condutividade
Tabela 10 - Remoccedilotildees de COf e de NT obtidas nos ensaios de EC a pH natural sem e com
agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo
Remoccedilatildeo COf NT
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 60 37
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo 100 rpm 50 28
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo 70 43
2611 - pH 4 - s agitaccedilatildeo 57 33
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
34
Figura 10 ndash Variaccedilatildeo da COf e NT relativos no tempo para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a)
pH natural sem agitaccedilatildeo b) pH 6 sem agitaccedilatildeo c) pH 4 sem agitaccedilatildeo d) pH natural com agitaccedilatildeo
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
Tempo minutos
pH natural com agitaccedilatildeo
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH natural
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempominutos
pH 6
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH 4
COf NT
a) b)
c) d)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 11 ndash Valores da condutividade e do pH para as amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC
realizados sem agitaccedilatildeo a) pH natural b) pH 6 e c) pH 4
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12 com o objetivo de estudar o
efeito da diluiccedilatildeo sobre a eficiecircncia do meacutetodo Na Tabela 11 e na Figura 12 encontram-se os
resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo de ensaio para os dois testes
realizados bem como a meacutedia e o desvio padratildeo dos dados recolhidos Observa-se uma
grande dispersatildeo de resultados na parte final do ensaio apoacutes 2 h que se traduz num
coeficiente de correlaccedilatildeo da equaccedilatildeo de 3ordf ordem ajustada aos dados experimentais pior
que os anteriores Para este resultado tambeacutem teraacute contribuiacutedo o facto de apenas se terem
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 6
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 4
Cond
pH
pH
a) b)
c)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
36
realizado 2 ensaios Tal como nos casos anteriores observou-se a tendecircncia para a formaccedilatildeo
de um patamar na curva ajustada para tempos superiores a 2 h
Apesar da remoccedilatildeo da CQO ter sido de cerca de 72 valor mais elevado do que nos ensaios
sem diluiccedilatildeo note-se que a remoccedilatildeo absoluta de CQO for muito inferior tendo sido cerca de
6 g Lmdash1 quando nos casos anteriores se tinham observado valores superiores a 11 g Lmdash1
Tabela 11 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
CQO g O2L
-1
t min R S Meacutedia DP
0 785 900 843 081
10
866 866
30 601 669 635 049
60
538 538
100 379 449 414 050
120 293
293
130 270
270
140 281 350 315 049
150 201 346 273 102
160 200 360 280 114
170 197 382 290 131
180 162 314 238 108
Figura 12 ndash Variaccedilatildeo da CQO das amostras recolhidas ao longo da EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
y = -8E-08x3 + 00002x2 - 00704x + 8727 Rsup2 = 098
00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
R
S
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
37
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH ao longo dos ensaios (Figura 13) foi idecircntica agrave dos ensaios sem
diluiccedilatildeo ie aumentou durante o ensaio ateacute atingir o valor de aproximadamente 13 e
mantendo-se nesse valor ateacute ao fim do ensaio A variaccedilatildeo da condutividade (Figura 13)
apresentou tambeacutem um comportamento semelhante ao dos ensaios sem diluiccedilatildeo embora com
variaccedilotildees menos bruscas o que eacute normal pois a concentraccedilatildeo de poluentes existentes e
hidroacutexidos formados estaacute reduzida a metade
Figura 13 ndash Variaccedilatildeo da condutividade e do pH ao longo EC realizado a pH natural com diluiccedilatildeo de 12
sem agitaccedilatildeo
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados
Na Figura 14 comparam-se as remoccedilotildees relativas de CQO de COf e de NT para os ensaios
realizados a diferentes valores de pH inicial sem agitaccedilatildeo Verifica-se que as maiores
remoccedilotildees de CQO foram obtidas para pH inicial natural e 6 A este uacuteltimo pH tambeacutem se
observaram as maiores remoccedilotildees absolutas de COf e de TN
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural com diluiccedilatildeo
Cond pH
pH
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 14 - Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e NT obtidas apoacutes 3h de tratamento de EC a pH
inicial natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo
Quando se comparam os ensaios realizados a pH natural com e sem agitaccedilatildeo (Figura 15)
observam-se remoccedilotildees absolutas de CQO de COf e de NT superiores para o ensaio realizado
sem agitaccedilatildeo Efetivamente a agitaccedilatildeo parece natildeo favorecer a formaccedilatildeo dos flocos ou
mesmo provocar a sua desagregaccedilatildeo
Aparentemente o facto de diluir o lixiviado original antes de efetuar o ensaio de
eletrocoagulaccedilatildeo tambeacutem natildeo introduz alteraccedilotildees positivas nos resultados pois a diluiccedilatildeo
leva a que as remoccedilotildees absolutas dos paracircmetros em anaacutelise decresccedilam significativamente
(Figura 16) O efeito da concentraccedilatildeo parece ser de extrema importacircncia sendo que quando
a concentraccedilatildeo eacute superior se devem formar flocos com massa criacutetica para sedimentarem com
maior facilidade
Na Figura 17 faz-se uma anaacutelise da remoccedilatildeo absoluta da CQO nas diferentes horas de ensaio
para os testes realizados a diferentes valores de pH inicial com e sem agitaccedilatildeo Verifica-se
que
A pH natural sem agitaccedilatildeo a remoccedilatildeo da CQO eacute a mais regular ao longo do tempo
Para os ensaios realizados a pH inicial 4 e 6 a remoccedilatildeo para a 3ordf hora eacute bastante
inferior agraves remoccedilotildees obtidas para as duas primeiras horas
Nos ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo a remoccedilatildeo durante a 3ordf hora eacute
miacutenima natildeo se justificando o prolongamento do ensaio para aleacutem de 2 h
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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verificamos uma remoccedilatildeo mais elevada da CQO na primeira hora de ensaio a pH 6 sem
agitaccedilatildeo Relativamente agrave segunda hora natildeo se verifica diferenccedilas significativas No entanto
na 3ordf hora verifica-se uma maior remoccedilatildeo no ensaio a pH natural sem agitaccedilatildeo
Figura 15 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC a pH inicial
natural com e sem agitaccedilatildeo
Figura 16 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC realizada a pH
inicial natural com e sem diluiccedilatildeo da amostra inicial
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 11 - pH natural - c agitaccedilatildeo 100 rpm
X0-X
CQO
COf
NT
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 12 - pH natural - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
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Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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245 Tratamentos Eletroquiacutemicos
Nos uacuteltimos anos meacutetodos eletroquiacutemicos foram aplicados no tratamento de mateacuteria orgacircnica
com elevada toxicidade e baixa degrabilidade bioloacutegica Meacutetodos tais como eletrocoagulaccedilatildeo
(EC) oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica e eletro-foto-oxidaccedilatildeo foram frequentemente utilizados no
tratamento de aacuteguas residuais origem tecircxtil e da industria do azeite No tratamento de
lixiviado estes meacutetodos tambeacutem se tornaram importantes Na maioria dos estudos
especialmente o meacutetodo de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica foi estudado com o objetivo de aumentar
a eficiecircncia do meacutetodo testando vaacuterios paracircmetros nomeadamente materiais do acircnodo que
tenham elevada atividade eletrocataliacutetica e elevado potencial de produccedilatildeo de oxigeacutenio ativo
(Atmaca 2009)
ElectrocuagulaccedilatildeoFlotaccedilatildeo
A eletrocoagulaccedilatildeo (EC) eacute uma teacutecnica eletroquiacutemica considerada bastante simples que
requer equipamento baacutesico e que pode reduzir consideravelmente a carga orgacircnica (Ilhan et
al 2008) A EC envolve a produccedilatildeo de coagulantes in situ por aplicaccedilatildeo de uma diferenccedila de
potencial entre os eleacutetrodos atraveacutes de uma fonte de corrente externa levando agrave oxidaccedilatildeo do
acircnodo (Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009) A quantidade de metal dissolvido ou depositado
depende da quantidade de eletricidade que passa atraveacutes da soluccedilatildeo (Liu et al 2010) A
reaccedilatildeo que descreve a oxidaccedilatildeo do metal M de que eacute formado o acircnodo eacute a seguinte
No acircnodo
(1)
No caacutetodo em meio aacutecido pode dar-se a reaccedilatildeo de formaccedilatildeo do H2 por reduccedilatildeo dos prototildees
(reaccedilatildeo 2) ou em meio alcalino por reduccedilatildeo da H2O (reaccedilatildeo 3) Em ambos os casos o pH
aumenta durante a eletroacutelise e os iotildees Fe2+ reagem para formar hidroacutexidos metaacutelicos (reaccedilatildeo
4)
(2)
(3)
(4)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
15
O OH- produzido na reaccedilatildeo 4 causa um aumento do pH durante a eletroacutelise (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Os metais mais usados como acircnodos satildeo o Fe e o Al dando origem respectivamente aos iotildees
Fe2+ e Al3+ que se hidrolizam imediatamente a ferro polimeacuterico ou hidroacutexido de alumiacutenio na
presenccedila de O2 Estes hidroacutexidos polimeacutericos como Fe(H2O)63+ Fe(H2O)5(OH)2+
Fe(H2O)4(OH)2+ Fe2(H2O)8(OH)24+ e Fe2(H2O)6(OH)4
4+ ou Al(OH)2+ Al(OH)2+ Al2(OH)2
4+Al(OH)4minus
Al6(OH)153+ Al7(OH)17
4+ satildeo excelentes agentes coagulantes Os gases envolvidos no eleacutectrodo
podem colapsar e causar flotaccedilatildeo das partiacuteculas coaguladas (Mollah et al 2004 Liu et al
2010)
(5)
(6)
Quando se utilizam acircnodos de ferro Fe(OH)3 precipita a pH superior a 55 (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Os prototildees produzidos nas reaccedilotildees 5 e 6 podem ser diretamente reduzidos a H2 gasoso no
caacutetodo segundo a reaccedilatildeo 7 (Ilhan et al 2008 Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009)
(7)
Em meio aacutecido a pH inferior a 5 eacute dissolvida uma quantidade de acircnodo de ferro maior do
que a esperada pela lei de Faraday devido ao ataque quiacutemico de prototildees (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Principais fatores que influenciam a EC
Densidade de Corrente
A densidade de corrente aplicada eacute importante na EC uma vez que eacute o uacutenico paracircmetro
operacional que pode ser controlado diretamente Neste sistema a densidade de corrente
determina a quantidade de iotildees Al3+ ou Fe2+ que satildeo libertados dos respetivos eleacutetrodos (Chen
2004)
Temperatura
A temperatura tem influecircncia na EC Estudos efetuados sobre a oxidaccedilatildeodissoluccedilatildeo de
acircnodos de Al no intervalo de temperatura de 2 a 90 ordmC concluiacuteram que a eficiecircncia de
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
16
corrente relativa ao acircnodo de Al aumenta rapidamente quando a temperatura da mistura
reacional varia de 2 a 30 ordmC O aumento da temperatura vai acelerar a velocidade de
destruiccedilatildeo da membrana de oacutexido aumentando a eficiecircncia de corrente Poreacutem quando a
temperatura sobe acima de 60 ordmC a eficiecircncia de corrente comeccedila a baixar Neste caso o
volume do coloacuteide Al(OH)3 diminui e os poros formados no acircnodo de Al fecham- se Estes
fatores devem ser responsaacuteveis pela diminuiccedilatildeo da eficiecircncia de corrente (Liu et al 2010
Chen 2004)
pH
O pH da soluccedilatildeo tem um papel importante nos processos de EC (Liu et al 2010) Os efeitos do
pH de misturas reacionais ou de aacuteguas residuais na EC refletem-se na eficiecircncia de corrente e
na solubilidade dos hidroacutexidos de metal formados
Geralmente a eficiecircncia de corrente dos processos de EC com alumiacutenio eacute mais elevada em
condiccedilotildees aacutecidas ou alcalinas do que em condiccedilotildees neutras O desempenho do tratamento
depende da natureza dos poluentes sendo a melhor remoccedilatildeo de poluente obtida a pH
proacuteximo de 7 O consumo de energia eacute no entanto maior a pH neutro devido agrave variaccedilatildeo da
condutividade Para condutividades elevadas o efeito de pH natildeo eacute significativo (Chen 2004)
Na gama de pH 4 ndash 9 formam-se Al(OH)2+ Al(OH)2+ Al2(OH)2
4+ Al(OH)3 e Al13(OH)327+ A
superfiacutecie destes compostos eacute carregada positivamente o que pode levar agrave neutralizaccedilatildeo
eletroquiacutemica por adsorccedilatildeo
A pH gt 10 forma-se maioritariamente Al(OH)4- e o efeito de coagulaccedilatildeo baixa rapidamente A
pH baixo Al3+ eacute o iatildeo maioritaacuterio e natildeo tem efeito coagulante
A evoluccedilatildeo de H2 no caacutetodo iraacute aumentar a concentraccedilatildeo de OH- Assim o pH na soluccedilatildeo
aquosa aumenta quando o pH da aacutegua original estaacute no intervalo 4 ndash 9 No entanto quando o
pH da aacutegua original eacute maior do que 9 o pH da aacutegua tratada iraacute diminuir (Liu et al 2010)
Materiais dos Eleacutetrodo
A Coagulaccedilatildeo Quiacutemica (CQ) e a EC baseiam-se no mesmo fenoacutemeno no qual as partiacuteculas
carregadas em suspensatildeo coloidal satildeo neutralizadas por colisatildeo muacutetua com iotildees de hidroacutexidos
metaacutelicos e aglomerados seguido de sedimentaccedilatildeo e flutuaccedilatildeo A diferenccedila entre EC e CQ eacute
principalmente a forma como o ferro ou alumiacutenio satildeo facultados agrave soluccedilatildeo A EC eacute um
processo que consiste em criar flocos de hidroacutexido metaacutelico por eletrodissoluccedilatildeo de acircnodos
soluacuteveis (Fe ou Al) enquanto que a CQ consiste em hidrolisar sais metaacutelicos de ferro ou
alumiacutenio sendo os sulfatos e os cloretos feacuterricos e de alumiacutenio os mais usados como
coagulantes no tratamento de aacutegua Algumas vantagens da EC relativamente CQ satildeo (Liu et
al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
17
1 Na coagulaccedilatildeo quiacutemica a hidroacutelise de sais metaacutelicos conduz a uma diminuiccedilatildeo do pH
sendo sempre necessaacuterio corrigir o pH do efluente A coagulaccedilatildeo quiacutemica eacute altamente
sensiacutevel agraves variaccedilotildees do pH e uma coagulaccedilatildeo eficaz eacute obtida a pH 6-7 Na
eletrocoagulaccedilatildeo o efeito da neutralizaccedilatildeo torna-se efetivo numa gama ampla de pH
entre 4 e 9
2 Os flocos formados pela EC apesar de similares aos da CQ tendem a ser maiores
contendo menos ligaccedilotildees com a aacutegua sendo resistentes ao aacutecido e muito mais
estaacuteveis A CQ eacute sempre seguida de uma sedimentaccedilatildeo e uma filtraccedilatildeo enquanto que
o processo de EC pode ser seguido pela sedimentaccedilatildeo ou flutuaccedilatildeo naturais As bolhas
de gaacutes produzidas durante a eletroacutelise podem levar os poluentes para a superfiacutecie da
soluccedilatildeo onde podem ser mais facilmente concentrados e removidos
3 As lamas formadas pela EC satildeo facilmente fixaacuteveis e faacuteceis de separar da aacutegua porque
satildeo compostas maioritariamente de oacutexidoshidroacutexidos metaacutelicos Apesar disto esta eacute
uma teacutecnica de baixa produccedilatildeo de lamas
4 O uso de produtos quiacutemicos eacute evitado no processo de EC Assim natildeo eacute preciso
neutralizar o excesso de quiacutemicos e eacute evitada uma poluiccedilatildeo secundaacuteria causada por
substacircncias quiacutemicas que satildeo adicionadas pois na EC apenas se verifica a
solubilizaccedilatildeo dos acircnodos
5 O processo de EC tem a vantagem de tratar o efluente com temperaturas baixas e
baixa turvaccedilatildeo Nestas condiccedilotildees a CQ tem dificuldade em encontrar um resultado
satisfatoacuterio
6 A EC requer equipamento simples e eacute faacutecil de operar
As principais desvantagens da EC satildeo (Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009)
Passivaccedilatildeo do acircnodo pela deposiccedilatildeo de lamas nos eleacutectrodos que pode inibir o
processo eletroliacutetico no modo de operaccedilatildeo contiacutenuo
Altas concentraccedilotildees de iotildees ferro e alumiacutenio no efluente que tecircm que ser removidas
posteriormente
Na Figura 3 apresenta-se um esquema do mecanismo reacional de eletrocoagulaccedilatildeo
eletrofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 3 - Esquema do processo de eletrocoagulaccedilatildeo (adaptado de Mollah et al 2004)
A eletrocoagulaccedilatildeo eacute eficiente na remoccedilatildeo de soacutelidos suspensos bem como oacuteleos e gorduras
Provou-se ser eficaz no tratamento de aacutegua potaacutevel para operaccedilotildees marinhas e mesmo para o
abastecimento de aacutegua para processos industriais (Chen 2004)
Oxidaccedilatildeo Eletroquiacutemica
A oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica tem sido amplamente investigada como um meio eficaz de controlo
de poluiccedilatildeo da aacutegua e no tratamento de aacuteguas residuais Uma vantagem importante da
oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute oxidar poluentes orgacircnicos em CO2 e aacutegua a fim de evitar um
problema de mudanccedila de uma fase para outra dos contaminantes Tambeacutem a operaccedilatildeo a
temperatura ambiente e pressatildeo atmosfeacuterica impede volatilizaccedilatildeo e a descarga dos resiacuteduos
que natildeo satildeo tratados e a reaccedilatildeo pode ser simplesmente terminada (Deng and Englehardt
2007) O processo de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute particularmente interessante uma vez que os
eletrotildees fornecidos permitem uma versaacutetil eficiente facilmente automatizaacutevel e limpa
tecnologia (Panizza et al 2010)
Nos uacuteltimos anos os processos oxidativos avanccedilados (POA) tecircm sido propostos como uma
alternativa eficiente e emergente para o tratamento de efluentes que contecircm poluentes
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
19
toacutexicos ou refrataacuterios Muitos processos tais como oxidaccedilatildeo de Fenton ozonizaccedilatildeo oxidaccedilatildeo
eletroquiacutemica e os seus processos combinados foram investigados (Zhou et al 2011)
Durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica os poluentes podem ser oxidados quer diretamente como
indiretamente (Deng and Englehardt 2007 Primo et al 2009 Zhang et al 2011) isto eacute no
acircnodo alguns compostos podem ser diretamente oxidados Aleacutem disso reaccedilotildees de oxidaccedilatildeo
podem ocorrer no seio da soluccedilatildeo atraveacutes de espeacutecies oxidantes geradas electroliticamente
Propotildee-se que a degradaccedilatildeo de amoniacuteaco ocorre principalmente devido ao processo de
oxidaccedilatildeo indirecta na presenccedila de iotildees cloreto No entanto a oxidaccedilatildeo de amoniacuteaco pode
levar a formaccedilatildeo de iotildees nitrato (Primo et al 2009)
A Figura 4 ilustra os diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo (Anglaba et al 2009)
Figura 4 - Diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica (a) oxidaccedilatildeo directa e (b) oxidaccedilatildeo indirecta (adaptado de Anglada et al 2009)
Na oxidaccedilatildeo direta os poluentes satildeo destruiacutedos diretamente na superfiacutecie do acircnodo e pode
tomar duas vias diferentes
Conversatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo apenas parcialmente oxidados (reaccedilatildeo
8) podendo ser necessaacuterio um tratamento subsequente
(8)
Combustatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo transformados em aacutegua dioacutexido de
carbono inorgacircnicos e outros componentes (reaccedilatildeo 9)
(9)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Na oxidaccedilatildeo indireta onde um mediador (HClO H2S2O8 HO e outros) eacute eletroquimicamente
gerado para efetuar a oxidaccedilatildeo (Deng and Englehardt 2007 Anglada et al 2009) As reaccedilotildees
responsaacuteveis pela oxidaccedilatildeo indireta durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica satildeo as seguintes (Deng
and Englehardt 2007)
Reaccedilotildees anoacutedicas
(10)
(11)
(12)
Reaccedilotildees no seio da soluccedilatildeo
(13)
(14)
Reaccedilotildees catoacutedicas
(15)
(16)
Eletro-Fenton
Existem sistemas hiacutebridos que consistem em processos de oxidaccedilatildeo diferentes tais como
oxidaccedilatildeo Fenton sendo um meacutetodo frequentemente usado com o objetivo de aumentara
eficiecircncia dos meacutetodos eletroquiacutemicos (Atmaca 2009)
O processo Fenton tem atraiacutedo grande interesse devido agrave sua capacidade de gerar radicais
hidroxilo (HO) atraveacutes da decomposiccedilatildeo de H2O2 por Fe2+ em condiccedilotildees aacutecidas Aleacutem disso
pode ser aplicada a uma vasta gama de poluentes orgacircnicos devido agrave sua simplicidade e
facilidade de aplicaccedilatildeo em condiccedilotildees suaves de temperatura e pressatildeo A eficiecircncia deste
processo pode ser consideravelmente melhorada pela aplicaccedilatildeo de eletricidade para gerar
radicais HO adicionais chamando assim processo eletro-Fenton O processo eletro-Fenton
inclui as vantagens combinadas de eletroquiacutemica e os meacutetodos de tratamento Fenton Este
processo permite a produccedilatildeo de mais radicais HO sendo reforccedilada a oxidaccedilatildeo dos compostos
orgacircnicos Em meio aacutecido o poder oxidante de H2O2 pode ser melhorado com o meacutetodo
eletro-Fenton onde uma pequena quantidade de Fe2+ eacute adicionada como catalisador na
soluccedilatildeo contaminada para gerar HO e Fe3+ das reaccedilotildees de Fenton (Mohajeri et al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 3 ndash Materiais e Meacutetodos
O efluente utilizado neste trabalho foi recolhido agrave entrada do tratamento bioloacutegico numa
ETRS A amostra recolhida foi caraterizada tendo em conta os seguintes paracircmetros CQO
COf soacutelidos totais (ST) soacutelidos suspensos (SS) soacutelidos dissolvidos (SD) azoto amoniacal (N-
NH3) e azoto de Kjeldhal (NTK) Todas as anaacutelises foram efetuadas de acordo com o Standard
Methods encontrando-se as teacutecnicas usadas respectivamente nos anexos 1 a 3 Durante os
ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo forma recolhidas amostras agraves quais foram efetuadas as seguintes
anaacutelises CQO Carbono Orgacircnico Filtrado (COf) Azoto Total (NT) pH e condutividade
Nos pontos seguintes descrevem-se os reagentes os meacutetodos e as teacutecnicas utilizadas ao longo
do trabalho
31 ndash Reagentes
Na Tabela 2 encontram-se listados os reagentes usados para as vaacuterias determinaccedilotildees
analiacuteticas bem como o seu grau de pureza e marca
Tabela 2 ndash Reagentes utilizados na eletrocoagulaccedilatildeo e nos meacutetodos de anaacutelise
Reagentes Grau de Pureza Marca
Ensaios de EC e
determinaccedilotildees COf H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
CQO
K2Cr2O7 99 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
Ag2SO4 985 Carlo Erba
HgSO4 99 Fluka
FeH20N2O14S2 995 Merck
N-NH3 e TKN
NaOH 98 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
H3BO3 998 Panreac
K2SO4 998 AnalaR NORMAPUR
CuSO4 99-1005 Merck
Na2S2O3 1004 AnalaR NORMAPUR
Na2B4O7middot10H2O 995-105 Scharlau
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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32 ndash Paracircmetros de Controlo
Todos os paracircmetros de controlo foram determinados de acordo os meacutetodos que se encontram
nos anexos 1 a 3
Carecircncia Quiacutemica de Oxigeacutenio
A CQO foi determinada em todas as amostras apoacutes o ensaio de EC A determinaccedilatildeo foi atraveacutes
do meacutetodo tritrimeacutetrico em refluxo fechado (anexo 1)
O digestor utilizado foi um Spectroquant TR 420 e o titulador automaacutetico foi da Metrohm 876
Dosimat plus
Carbono Orgacircnico filtrado e Azoto total
O COf e o azoto total foram determinados em todas as amostras apoacutes o tratamento de EC
utilizando o equipamento Total Organic Carbon Analyzer da Shimadzu TOC-V CSH O meacutetodo
usado para determinar este paracircmetro foi o meacutetodo da combustatildeo a alta temperatura Antes
de proceder agrave medida do COf no referido aparelho as amostras da EC foram filtradas com
filtros de 1 μm e acidificadas com H2SO4 de forma a atingir pH 3 ndash 4
pH
Mediu-se o pH das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC no equipamento pHmeter
HI 931400
Condutividade
As medidas de condutividade das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC foram
efetuadas com um condutiviacutemetro Mettler Toledo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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33 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Apoacutes a caraterizaccedilatildeo inicial das amostras realizaram-se os ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo com
o objetivo de precipitar a mateacuteria suspensa e dissolvida existente no lixiviado Numa
primeira fase de tratamento com EC foram feitos ensaios de otimizaccedilatildeo das condiccedilotildees a
aplicar tendo-se variado primeiro a diferenccedila de potencial aplicada (entre 6 e 12 V)
Verificou-se que natildeo havia uma boa reprodutibilidade das condiccedilotildees experimentais pelo que
se passou a aplicar uma intensidade de corrente constante 25 A apresentando-se nesta
dissertaccedilatildeo apenas estes uacuteltimos resultados Foram realizados ensaios de 3 horas a pH
natural pH 6 e a pH 4 com agitaccedilatildeo (100 rpm) e sem agitaccedilatildeo com diluiccedilatildeo (12) e sem
diluiccedilatildeo A Fabela 3 apresenta um resumo dos ensaios realizados Todos os ensaios foram
repetidos tendo sido efetuados dois a cinco ensaios para cada condiccedilatildeo experimental a
testar e as amostras recolhidas a intervalos de tempo diferentes para inferir da
reprodutibilidade dos resultados experimentais O tratamento foi realizado com acircnodos e
caacutetodos de ferro ambos com aacutereas de 40 cm2 A Figura 5 ilustra o esquema de montagem
experimental usada na EC
Figura 5 - Montagem experimental usada no tratamento de EC Legenda 1 ndash Fonte de alimentaccedilatildeo
2 ndash Eleacutetrodos de ferro 3 ndash Ceacutelula contendo o lixiviado 4 ndash Agitador magneacutetico 5 ndash Placa de agitaccedilatildeo
0000
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 3 ndash Resumo das vaacuterias condiccedilotildees aplicadas ao longo dos ensaios realizados com uma intensidade
de corrente aplicada de 25 A
Diluiccedilatildeo Agitaccedilatildeo pH inicial
11
sem 4
sem 6
sem natural (83)
Com (100 rpm) natural (8hellip)
12 sem natural (83)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 4 ndash Resultados e Discussatildeo
Este capiacutetulo encontra-se dividido em duas partes a primeira onde satildeo apresentados os
resultados obtidos nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo das amostras de lixiviado e a segunda
que conteacutem caacutelculos relacionados com remoccedilotildees especiacuteficas de carga orgacircnica por consumo
de ferro e de energia eleacutetrica
As amostras utilizadas neste estudo foram obtidas no aterro sanitaacuterio da Resistrela na
Capinha Concelho do Fundatildeo As amostras foram recolhidas no tanque de equalizaccedilatildeo agrave
entrada do tratamento bioloacutegico aiacute existente em Fevereiro de 2012 Nas Tabelas 4 e 5
apresentam-se os resultados obtidos na caracterizaccedilatildeo da amostra recolhida Para a
determinaccedilatildeo da CQO e do COf foram ensaiadas diferentes diluiccedilotildees tendo-se verificado que
as mais adequadas eram respetivamente 150 e 1200 Esta eacute uma amostra tiacutepica de um
lixiviado novo dada a sua CQO
Tabela 4 ndash Resultados de CQO e COf obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Diluiccedilatildeo CQO CQO mg O2L-1 Diluiccedilatildeo COf COf mgL-1
150 17622
1100 7196
125 17517
120 17515 1200 7310
110 10325
Tabela 5 ndash Resultados de condutividade pH ST SS SD azoto amoniacal e azoto total de Kjeldahl
obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Condutividade (15 ordmC) mscm-1 pH STgL-1 SSgL-1 SDgL-1 N-NH3
mgL-1
NTK
mgL-1
294 837 2370 115 2270 4485 5141
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
26
41 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Nesta secccedilatildeo encontram-se os resultados obtidos para as diferentes condiccedilotildees experimentais
ensaiadas tal como se encontra descrito na Tabela 3 Tal como jaacute foi referido anteriormente
todos os ensaios aqui apresentados foram realizados a uma intensidade de corrente aplicada
de 25 A
Cada uma das diferentes condiccedilotildees experimentais ensaiadas for repetida uma ou vaacuterias
vezes Para evitar grandes variaccedilotildees no volume dos ensaios e em simultacircneo haver
determinaccedilotildees da CQO a intervalos de tempos reduzidos as amostras em cada uma das
repeticcedilotildees foram recolhidas a tempos diferentes Deste modo por vezes para um
determinado tempo temos apenas um valor do paracircmetro em estudo ao qual continuamos a
chamar incorretamente ldquomeacutediardquo e para o qual consequentemente natildeo existe desvio
padratildeo A esses valores meacutedios da CQO foram ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau Na realidade
em alguns dos casos o ajuste de uma exponencial ou equaccedilatildeo do 2ordm grau podia ter sido
conseguido com resultados igualmente bons Contudo por razotildees de consistecircncia foram
sempre ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau
Para os outros paracircmetros de anaacutelise usados neste estudo COf NT pH e condutividade as
determinaccedilotildees natildeo foram tatildeo exaustivas apesar de terem sido calculadas sempre para mais
do que um ensaio Contudo seratildeo apresentados apenas os resultados para o ensaio em que
foram recolhidas mais amostras e que portanto apresenta um maior nuacutemero de resultados
411 ndash Amostras sem diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC agraves amostras de lixiviado sem diluiccedilatildeo a pH inicial natural com
e sem agitaccedilatildeo e a pH 6 e pH 4 sem agitaccedilatildeo Nas duas sub-secccedilotildees seguintes apresentam-
se respetivamente os resultados obtidos para a variaccedilatildeo ao longo do tempo da CQO e dos
restantes paracircmetros controlados COf NT condutividade e pH
4111 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo da CQO
Ensaios a pH natural sem agitaccedilatildeo
Realizaram-se 6 ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo de forma a determinar a evoluccedilatildeo
da CQO ao longo do tempo de ensaio Os resultados obtidos encontram-se na Tabela 6 e na
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
27
Figura 6 que tambeacutem contecircm informaccedilatildeo relativa agrave meacutedia e ao desvio padratildeo para os
resultados obtidos nos diferentes ensaios
Tabela 6 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo com a
respetiva meacutedia e desvio padratildeo
CQO g O2L
-1
t min A B C D E F Meacutedia DP
0 1851 1758 1866 1717 1775 1799 1794 057
10 1737
1683
1710 038
20 1701 1647
1674 038
30 1571
1522
1546 035
40 1593 1465 1499
1519 066
50 1411
1411
60 1350 1336
1328 1286 1331 1326 024
80 1278 1199 1300
1259 053
100 1244 1074
938
1085 153
120 1109 951 996
823 955 967 103
130
993
993
140
796 798
797 002
150
787 724
756 045
160
783 669
726 080
170
794 722
758 051
180
697 707 584 727 679 064
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
28
Figura 6 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo para as amostras recolhidas no ensaio de EC a pH natural
sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios A a F realizados
Consultando a Tabela 6 podemos concluir que em meacutedia para as 3 h de ensaio foram
removidos cerca de 11 g O2L-1 o que corresponde a uma remoccedilatildeo de CQO de 62
A anaacutelise da Figura 6 permite verificar que para o tempo de 180 minutos se comeccedila a verificar
a tendecircncia para a formaccedilatildeo de um patamar na curva ajustada aos dados experimentais o que
significa que se estaacute perto de se atingir o maacuteximo de remoccedilatildeo de CQO com uma eficiecircncia
energeacutetica aceitaacutevel
Ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo
Nos 4 ensaios de EC realizados a pH natural com agitaccedilatildeo (100 rpm) cujos resultados de CQO
se encontram na Tabela 7 e na Figura 7 verifica-se tal como no caso anterior uma boa
reprodutibilidade dos resultados A curva ajustada agrave meacutedia dos resultados apresenta uma
clara tendecircncia para formar um patamar a tempo inferior ao verificado no ensaio sem
agitaccedilatildeo Este facto traduz-se numa remoccedilatildeo de CQO menor que foi aqui de apenas 36 ao
fim de 3 h
Nestes ensaios pretendia-se minimizar problemas de passivaccedilatildeo do eleacutetrodo aumentando a
eficiecircncia EC Poreacutem a remoccedilatildeo da CQO foi menor provavelmente porque a agitaccedilatildeo
destruiacutea os flocos formados
y = 5E-07x3 - 4E-05x2 - 0071x + 17896 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
A
B
C
D
E
F
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 7 ndash Resultados da variaccedilatildeo da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC
realizados a pH natural com agitaccedilatildeo
CQO g O2L-1
t min G H I J Meacutedia DP
0 1736 1817 1845 1698 1774 069
10
1800
1592 1696 147
30
1645
1529 1587 082
40 1601
1429 1515 121
60
1523 1445
1484 055
80 1381
1262 1321 084
100
1341
1212 1276 091
120 1218
1229
1224
130 1213
1125 1169 062
140 1236 1270
1253
150 1094
1087 1090
160 1086 1150
1118
170 1138 1193
1166
180 1138 1264 1196 965 1141 128
Figura 7 ndash Valores da CQO das amostras recolhidas ao longo do tempo nos ensaios de EC realizados a pH
natural com agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
y = 3E-07x3 + 8E-05x2 - 00603x + 17635 Rsup2 = 097
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
G
H
I
J
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
30
Ensaios a pH 6 sem agitaccedilatildeo
Para os 4 ensaios de EC realizadas a pH inicial 6 sem agitaccedilatildeo cujos resultados da CQO para
as amostras recolhidas se encontram na Tabela 8 e Figura 8 o pH da amostra foi ajustado
com H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC
Mais uma vez foi obtido o ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos resultados experimentais
com uma boa correlaccedilatildeo observando-se a formaccedilatildeo de um patamar para tempos superiores a
160 min A remoccedilatildeo total de CQO nas 3 h de ensaios foi de 64 ligeiramente superior ao
valor observando para o ensaio em que natildeo foi efetuada correccedilatildeo ao pH inicial da suspensatildeo
Tabela 8 ndash Resultados de CQO obtidos para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a pH 6
sem agitaccedilatildeo bem como a meacutedia e o desvio padratildeo para esses resultados
CQO g O2L
-1
t min K L M N Meacutedia DP
0 1758 1758 1848 1758 1780 045
10 1726
1758
1742 023
30
1544 1567 1555 016
40
1379
1379
60 1119
1206 1242 1189 063
80
986
1099 1043 081
100 810
904
857 066
120
831
826 828 003
130
721
721
140 647 683 733
687 043
150 624 691 719
678 049
160 628 591 731
650 073
170 630 595 707
644 057
180 635 598 689 607 632 041
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
31
Figura 8 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo par os diferentes ensaios de EC realizados a pH 6 sem
agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
Ensaios a pH 4 sem agitaccedilatildeo
Foram realizados 3 ensaios de EC a pH inicial 4 tendo-se efetuado a correccedilatildeo ao pH com
H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC Os resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO nos
diferentes ensaios encontram-se na Tabela 9 e na Figura 9 A meacutedia e o desvio padratildeo
apresentados na tabela foram calculados apenas com dois dos ensaios O e P uma vez que os
resultados obtidos no ensaio Q se afastam muito dos obtidos nos outros ensaios tal como se
pode verificar na Figura 9 Este resultado diferente ainda que com um andamento idecircntico
deve estar relacionado com algum erro experimental cometido
Uma equaccedilatildeo do 3ordm grau tambeacutem se ajusta com uma boa correlaccedilatildeo agrave meacutedia dos resultados
experimentais obtidos apresentando uma espeacutecie de patamar inicial para aleacutem do jaacute
habitual patamar final O andamento inicial da curva deve estar relacionado com a formaccedilatildeo
no iniacutecio do ensaio de partiacuteculas muito finas que vatildeo posteriormente dar origem aos
agregados que sedimentam Estas partiacuteculas finas levam mais tempo a sedimentar e
ldquocontaminamrdquo com mais facilidade as amostras recolhidas para a determinaccedilatildeo da CQO
dando origem a valores mais elevados
No cocircmputo geral a remoccedilatildeo da CQO foi inferior agrave dos outros ensaios realizados sem
agitaccedilatildeo tendo sido de 53
y = 1E-06x3 + 6E-05x2 - 01082x + 18182 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
K
L
M
N
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 9 ndash Resultados da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC realizados a pH 4
sem agitaccedilatildeo
CQO mg L-1
t min O P Q Meacutedia DP
0 1466 1342 1448 1404 067
10
1361 1491 1361 092
30
1363 1532 1363 120
40
1384
60
1074
1074
80 1071
1293 1071 157
100
813 1180 813 259
120 731
1062 731 234
130 679
679
140 721 635 1132 678 265
150 590 682
636 065
160 586 641 889 613 162
170 604 634
619 022
180 494 574 920 534 227
Figura 9 ndash Valores da CQO para as amostras recolhidas ao longo do tempo de EC para o ensaio realizado
a pH 4 sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia dos ensaios O e P
y = 2E-06x3 - 00006x2 - 00205x + 14095 Rsup2 = 098
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
O
P
Q
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
33
4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade
e pH
Na Tabela 10 e na Figura 10 encontram-se os resultados obtidos para as variaccedilotildees de COf e de
NT nos ensaios realizados a pH natural sem e com agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo As
remoccedilotildees globais de COf para as diferentes condiccedilotildees experimentais apresentam posiccedilotildees
relativas semelhantes agraves observadas para a CQO o que eacute explicado pelo facto da remoccedilatildeo da
carga orgacircnica nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo se dar essencialmente por
floculaccedilatildeocoagulaccedilatildeo com apenas uma reduzida remoccedilatildeo de carga orgacircnica por oxidaccedilatildeo
anoacutedica
Quanto agraves remoccedilotildees de azoto total satildeo bastante mais reduzidas e com um padratildeo idecircntico ao
observado pelo COf e pela CQO Esta menor remoccedilatildeo do NT pode estar relacionada com o
facto do azoto total englobar diferentes formas de azoto e o processo de EC poder ser mais
adequado para a remoccedilatildeo de algumas das formas
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH independentemente do seu valor inicial observa-se um aumento ao
longo dos ensaios sendo o valor final do pH das suspensotildees ao fim de 3 h de
aproximadamente 13 Esta subida do pH estaacute relacionada com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que
estatildeo na base da formaccedilatildeo de flocos e que iraacute levar agrave remoccedilatildeo da carga orgacircnica da
suspensatildeo
Em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo da condutividade ao longo dos ensaios observam-se que ao longo dos
ensaios realizados a diferentes condiccedilotildees experimentais sucessivos aumentos e reduccedilotildees
Estes periacuteodos devem estar relacionados respetivamente com fases de maior formaccedilatildeo de
hidroacutexidos com elevada condutividade com fases de formaccedilatildeo de flocos e consequente
precipitaccedilatildeo e reduccedilatildeo de condutividade
Tabela 10 - Remoccedilotildees de COf e de NT obtidas nos ensaios de EC a pH natural sem e com
agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo
Remoccedilatildeo COf NT
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 60 37
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo 100 rpm 50 28
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo 70 43
2611 - pH 4 - s agitaccedilatildeo 57 33
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
34
Figura 10 ndash Variaccedilatildeo da COf e NT relativos no tempo para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a)
pH natural sem agitaccedilatildeo b) pH 6 sem agitaccedilatildeo c) pH 4 sem agitaccedilatildeo d) pH natural com agitaccedilatildeo
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
Tempo minutos
pH natural com agitaccedilatildeo
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH natural
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempominutos
pH 6
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH 4
COf NT
a) b)
c) d)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 11 ndash Valores da condutividade e do pH para as amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC
realizados sem agitaccedilatildeo a) pH natural b) pH 6 e c) pH 4
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12 com o objetivo de estudar o
efeito da diluiccedilatildeo sobre a eficiecircncia do meacutetodo Na Tabela 11 e na Figura 12 encontram-se os
resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo de ensaio para os dois testes
realizados bem como a meacutedia e o desvio padratildeo dos dados recolhidos Observa-se uma
grande dispersatildeo de resultados na parte final do ensaio apoacutes 2 h que se traduz num
coeficiente de correlaccedilatildeo da equaccedilatildeo de 3ordf ordem ajustada aos dados experimentais pior
que os anteriores Para este resultado tambeacutem teraacute contribuiacutedo o facto de apenas se terem
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 6
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 4
Cond
pH
pH
a) b)
c)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
36
realizado 2 ensaios Tal como nos casos anteriores observou-se a tendecircncia para a formaccedilatildeo
de um patamar na curva ajustada para tempos superiores a 2 h
Apesar da remoccedilatildeo da CQO ter sido de cerca de 72 valor mais elevado do que nos ensaios
sem diluiccedilatildeo note-se que a remoccedilatildeo absoluta de CQO for muito inferior tendo sido cerca de
6 g Lmdash1 quando nos casos anteriores se tinham observado valores superiores a 11 g Lmdash1
Tabela 11 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
CQO g O2L
-1
t min R S Meacutedia DP
0 785 900 843 081
10
866 866
30 601 669 635 049
60
538 538
100 379 449 414 050
120 293
293
130 270
270
140 281 350 315 049
150 201 346 273 102
160 200 360 280 114
170 197 382 290 131
180 162 314 238 108
Figura 12 ndash Variaccedilatildeo da CQO das amostras recolhidas ao longo da EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
y = -8E-08x3 + 00002x2 - 00704x + 8727 Rsup2 = 098
00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
R
S
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
37
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH ao longo dos ensaios (Figura 13) foi idecircntica agrave dos ensaios sem
diluiccedilatildeo ie aumentou durante o ensaio ateacute atingir o valor de aproximadamente 13 e
mantendo-se nesse valor ateacute ao fim do ensaio A variaccedilatildeo da condutividade (Figura 13)
apresentou tambeacutem um comportamento semelhante ao dos ensaios sem diluiccedilatildeo embora com
variaccedilotildees menos bruscas o que eacute normal pois a concentraccedilatildeo de poluentes existentes e
hidroacutexidos formados estaacute reduzida a metade
Figura 13 ndash Variaccedilatildeo da condutividade e do pH ao longo EC realizado a pH natural com diluiccedilatildeo de 12
sem agitaccedilatildeo
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados
Na Figura 14 comparam-se as remoccedilotildees relativas de CQO de COf e de NT para os ensaios
realizados a diferentes valores de pH inicial sem agitaccedilatildeo Verifica-se que as maiores
remoccedilotildees de CQO foram obtidas para pH inicial natural e 6 A este uacuteltimo pH tambeacutem se
observaram as maiores remoccedilotildees absolutas de COf e de TN
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural com diluiccedilatildeo
Cond pH
pH
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
38
Figura 14 - Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e NT obtidas apoacutes 3h de tratamento de EC a pH
inicial natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo
Quando se comparam os ensaios realizados a pH natural com e sem agitaccedilatildeo (Figura 15)
observam-se remoccedilotildees absolutas de CQO de COf e de NT superiores para o ensaio realizado
sem agitaccedilatildeo Efetivamente a agitaccedilatildeo parece natildeo favorecer a formaccedilatildeo dos flocos ou
mesmo provocar a sua desagregaccedilatildeo
Aparentemente o facto de diluir o lixiviado original antes de efetuar o ensaio de
eletrocoagulaccedilatildeo tambeacutem natildeo introduz alteraccedilotildees positivas nos resultados pois a diluiccedilatildeo
leva a que as remoccedilotildees absolutas dos paracircmetros em anaacutelise decresccedilam significativamente
(Figura 16) O efeito da concentraccedilatildeo parece ser de extrema importacircncia sendo que quando
a concentraccedilatildeo eacute superior se devem formar flocos com massa criacutetica para sedimentarem com
maior facilidade
Na Figura 17 faz-se uma anaacutelise da remoccedilatildeo absoluta da CQO nas diferentes horas de ensaio
para os testes realizados a diferentes valores de pH inicial com e sem agitaccedilatildeo Verifica-se
que
A pH natural sem agitaccedilatildeo a remoccedilatildeo da CQO eacute a mais regular ao longo do tempo
Para os ensaios realizados a pH inicial 4 e 6 a remoccedilatildeo para a 3ordf hora eacute bastante
inferior agraves remoccedilotildees obtidas para as duas primeiras horas
Nos ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo a remoccedilatildeo durante a 3ordf hora eacute
miacutenima natildeo se justificando o prolongamento do ensaio para aleacutem de 2 h
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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verificamos uma remoccedilatildeo mais elevada da CQO na primeira hora de ensaio a pH 6 sem
agitaccedilatildeo Relativamente agrave segunda hora natildeo se verifica diferenccedilas significativas No entanto
na 3ordf hora verifica-se uma maior remoccedilatildeo no ensaio a pH natural sem agitaccedilatildeo
Figura 15 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC a pH inicial
natural com e sem agitaccedilatildeo
Figura 16 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC realizada a pH
inicial natural com e sem diluiccedilatildeo da amostra inicial
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 11 - pH natural - c agitaccedilatildeo 100 rpm
X0-X
CQO
COf
NT
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 12 - pH natural - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
40
Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
53
3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
15
O OH- produzido na reaccedilatildeo 4 causa um aumento do pH durante a eletroacutelise (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Os metais mais usados como acircnodos satildeo o Fe e o Al dando origem respectivamente aos iotildees
Fe2+ e Al3+ que se hidrolizam imediatamente a ferro polimeacuterico ou hidroacutexido de alumiacutenio na
presenccedila de O2 Estes hidroacutexidos polimeacutericos como Fe(H2O)63+ Fe(H2O)5(OH)2+
Fe(H2O)4(OH)2+ Fe2(H2O)8(OH)24+ e Fe2(H2O)6(OH)4
4+ ou Al(OH)2+ Al(OH)2+ Al2(OH)2
4+Al(OH)4minus
Al6(OH)153+ Al7(OH)17
4+ satildeo excelentes agentes coagulantes Os gases envolvidos no eleacutectrodo
podem colapsar e causar flotaccedilatildeo das partiacuteculas coaguladas (Mollah et al 2004 Liu et al
2010)
(5)
(6)
Quando se utilizam acircnodos de ferro Fe(OH)3 precipita a pH superior a 55 (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Os prototildees produzidos nas reaccedilotildees 5 e 6 podem ser diretamente reduzidos a H2 gasoso no
caacutetodo segundo a reaccedilatildeo 7 (Ilhan et al 2008 Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009)
(7)
Em meio aacutecido a pH inferior a 5 eacute dissolvida uma quantidade de acircnodo de ferro maior do
que a esperada pela lei de Faraday devido ao ataque quiacutemico de prototildees (Martiacutenez-Huitle
and Brillas 2009)
Principais fatores que influenciam a EC
Densidade de Corrente
A densidade de corrente aplicada eacute importante na EC uma vez que eacute o uacutenico paracircmetro
operacional que pode ser controlado diretamente Neste sistema a densidade de corrente
determina a quantidade de iotildees Al3+ ou Fe2+ que satildeo libertados dos respetivos eleacutetrodos (Chen
2004)
Temperatura
A temperatura tem influecircncia na EC Estudos efetuados sobre a oxidaccedilatildeodissoluccedilatildeo de
acircnodos de Al no intervalo de temperatura de 2 a 90 ordmC concluiacuteram que a eficiecircncia de
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
16
corrente relativa ao acircnodo de Al aumenta rapidamente quando a temperatura da mistura
reacional varia de 2 a 30 ordmC O aumento da temperatura vai acelerar a velocidade de
destruiccedilatildeo da membrana de oacutexido aumentando a eficiecircncia de corrente Poreacutem quando a
temperatura sobe acima de 60 ordmC a eficiecircncia de corrente comeccedila a baixar Neste caso o
volume do coloacuteide Al(OH)3 diminui e os poros formados no acircnodo de Al fecham- se Estes
fatores devem ser responsaacuteveis pela diminuiccedilatildeo da eficiecircncia de corrente (Liu et al 2010
Chen 2004)
pH
O pH da soluccedilatildeo tem um papel importante nos processos de EC (Liu et al 2010) Os efeitos do
pH de misturas reacionais ou de aacuteguas residuais na EC refletem-se na eficiecircncia de corrente e
na solubilidade dos hidroacutexidos de metal formados
Geralmente a eficiecircncia de corrente dos processos de EC com alumiacutenio eacute mais elevada em
condiccedilotildees aacutecidas ou alcalinas do que em condiccedilotildees neutras O desempenho do tratamento
depende da natureza dos poluentes sendo a melhor remoccedilatildeo de poluente obtida a pH
proacuteximo de 7 O consumo de energia eacute no entanto maior a pH neutro devido agrave variaccedilatildeo da
condutividade Para condutividades elevadas o efeito de pH natildeo eacute significativo (Chen 2004)
Na gama de pH 4 ndash 9 formam-se Al(OH)2+ Al(OH)2+ Al2(OH)2
4+ Al(OH)3 e Al13(OH)327+ A
superfiacutecie destes compostos eacute carregada positivamente o que pode levar agrave neutralizaccedilatildeo
eletroquiacutemica por adsorccedilatildeo
A pH gt 10 forma-se maioritariamente Al(OH)4- e o efeito de coagulaccedilatildeo baixa rapidamente A
pH baixo Al3+ eacute o iatildeo maioritaacuterio e natildeo tem efeito coagulante
A evoluccedilatildeo de H2 no caacutetodo iraacute aumentar a concentraccedilatildeo de OH- Assim o pH na soluccedilatildeo
aquosa aumenta quando o pH da aacutegua original estaacute no intervalo 4 ndash 9 No entanto quando o
pH da aacutegua original eacute maior do que 9 o pH da aacutegua tratada iraacute diminuir (Liu et al 2010)
Materiais dos Eleacutetrodo
A Coagulaccedilatildeo Quiacutemica (CQ) e a EC baseiam-se no mesmo fenoacutemeno no qual as partiacuteculas
carregadas em suspensatildeo coloidal satildeo neutralizadas por colisatildeo muacutetua com iotildees de hidroacutexidos
metaacutelicos e aglomerados seguido de sedimentaccedilatildeo e flutuaccedilatildeo A diferenccedila entre EC e CQ eacute
principalmente a forma como o ferro ou alumiacutenio satildeo facultados agrave soluccedilatildeo A EC eacute um
processo que consiste em criar flocos de hidroacutexido metaacutelico por eletrodissoluccedilatildeo de acircnodos
soluacuteveis (Fe ou Al) enquanto que a CQ consiste em hidrolisar sais metaacutelicos de ferro ou
alumiacutenio sendo os sulfatos e os cloretos feacuterricos e de alumiacutenio os mais usados como
coagulantes no tratamento de aacutegua Algumas vantagens da EC relativamente CQ satildeo (Liu et
al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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1 Na coagulaccedilatildeo quiacutemica a hidroacutelise de sais metaacutelicos conduz a uma diminuiccedilatildeo do pH
sendo sempre necessaacuterio corrigir o pH do efluente A coagulaccedilatildeo quiacutemica eacute altamente
sensiacutevel agraves variaccedilotildees do pH e uma coagulaccedilatildeo eficaz eacute obtida a pH 6-7 Na
eletrocoagulaccedilatildeo o efeito da neutralizaccedilatildeo torna-se efetivo numa gama ampla de pH
entre 4 e 9
2 Os flocos formados pela EC apesar de similares aos da CQ tendem a ser maiores
contendo menos ligaccedilotildees com a aacutegua sendo resistentes ao aacutecido e muito mais
estaacuteveis A CQ eacute sempre seguida de uma sedimentaccedilatildeo e uma filtraccedilatildeo enquanto que
o processo de EC pode ser seguido pela sedimentaccedilatildeo ou flutuaccedilatildeo naturais As bolhas
de gaacutes produzidas durante a eletroacutelise podem levar os poluentes para a superfiacutecie da
soluccedilatildeo onde podem ser mais facilmente concentrados e removidos
3 As lamas formadas pela EC satildeo facilmente fixaacuteveis e faacuteceis de separar da aacutegua porque
satildeo compostas maioritariamente de oacutexidoshidroacutexidos metaacutelicos Apesar disto esta eacute
uma teacutecnica de baixa produccedilatildeo de lamas
4 O uso de produtos quiacutemicos eacute evitado no processo de EC Assim natildeo eacute preciso
neutralizar o excesso de quiacutemicos e eacute evitada uma poluiccedilatildeo secundaacuteria causada por
substacircncias quiacutemicas que satildeo adicionadas pois na EC apenas se verifica a
solubilizaccedilatildeo dos acircnodos
5 O processo de EC tem a vantagem de tratar o efluente com temperaturas baixas e
baixa turvaccedilatildeo Nestas condiccedilotildees a CQ tem dificuldade em encontrar um resultado
satisfatoacuterio
6 A EC requer equipamento simples e eacute faacutecil de operar
As principais desvantagens da EC satildeo (Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009)
Passivaccedilatildeo do acircnodo pela deposiccedilatildeo de lamas nos eleacutectrodos que pode inibir o
processo eletroliacutetico no modo de operaccedilatildeo contiacutenuo
Altas concentraccedilotildees de iotildees ferro e alumiacutenio no efluente que tecircm que ser removidas
posteriormente
Na Figura 3 apresenta-se um esquema do mecanismo reacional de eletrocoagulaccedilatildeo
eletrofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 3 - Esquema do processo de eletrocoagulaccedilatildeo (adaptado de Mollah et al 2004)
A eletrocoagulaccedilatildeo eacute eficiente na remoccedilatildeo de soacutelidos suspensos bem como oacuteleos e gorduras
Provou-se ser eficaz no tratamento de aacutegua potaacutevel para operaccedilotildees marinhas e mesmo para o
abastecimento de aacutegua para processos industriais (Chen 2004)
Oxidaccedilatildeo Eletroquiacutemica
A oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica tem sido amplamente investigada como um meio eficaz de controlo
de poluiccedilatildeo da aacutegua e no tratamento de aacuteguas residuais Uma vantagem importante da
oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute oxidar poluentes orgacircnicos em CO2 e aacutegua a fim de evitar um
problema de mudanccedila de uma fase para outra dos contaminantes Tambeacutem a operaccedilatildeo a
temperatura ambiente e pressatildeo atmosfeacuterica impede volatilizaccedilatildeo e a descarga dos resiacuteduos
que natildeo satildeo tratados e a reaccedilatildeo pode ser simplesmente terminada (Deng and Englehardt
2007) O processo de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute particularmente interessante uma vez que os
eletrotildees fornecidos permitem uma versaacutetil eficiente facilmente automatizaacutevel e limpa
tecnologia (Panizza et al 2010)
Nos uacuteltimos anos os processos oxidativos avanccedilados (POA) tecircm sido propostos como uma
alternativa eficiente e emergente para o tratamento de efluentes que contecircm poluentes
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
19
toacutexicos ou refrataacuterios Muitos processos tais como oxidaccedilatildeo de Fenton ozonizaccedilatildeo oxidaccedilatildeo
eletroquiacutemica e os seus processos combinados foram investigados (Zhou et al 2011)
Durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica os poluentes podem ser oxidados quer diretamente como
indiretamente (Deng and Englehardt 2007 Primo et al 2009 Zhang et al 2011) isto eacute no
acircnodo alguns compostos podem ser diretamente oxidados Aleacutem disso reaccedilotildees de oxidaccedilatildeo
podem ocorrer no seio da soluccedilatildeo atraveacutes de espeacutecies oxidantes geradas electroliticamente
Propotildee-se que a degradaccedilatildeo de amoniacuteaco ocorre principalmente devido ao processo de
oxidaccedilatildeo indirecta na presenccedila de iotildees cloreto No entanto a oxidaccedilatildeo de amoniacuteaco pode
levar a formaccedilatildeo de iotildees nitrato (Primo et al 2009)
A Figura 4 ilustra os diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo (Anglaba et al 2009)
Figura 4 - Diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica (a) oxidaccedilatildeo directa e (b) oxidaccedilatildeo indirecta (adaptado de Anglada et al 2009)
Na oxidaccedilatildeo direta os poluentes satildeo destruiacutedos diretamente na superfiacutecie do acircnodo e pode
tomar duas vias diferentes
Conversatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo apenas parcialmente oxidados (reaccedilatildeo
8) podendo ser necessaacuterio um tratamento subsequente
(8)
Combustatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo transformados em aacutegua dioacutexido de
carbono inorgacircnicos e outros componentes (reaccedilatildeo 9)
(9)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
20
Na oxidaccedilatildeo indireta onde um mediador (HClO H2S2O8 HO e outros) eacute eletroquimicamente
gerado para efetuar a oxidaccedilatildeo (Deng and Englehardt 2007 Anglada et al 2009) As reaccedilotildees
responsaacuteveis pela oxidaccedilatildeo indireta durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica satildeo as seguintes (Deng
and Englehardt 2007)
Reaccedilotildees anoacutedicas
(10)
(11)
(12)
Reaccedilotildees no seio da soluccedilatildeo
(13)
(14)
Reaccedilotildees catoacutedicas
(15)
(16)
Eletro-Fenton
Existem sistemas hiacutebridos que consistem em processos de oxidaccedilatildeo diferentes tais como
oxidaccedilatildeo Fenton sendo um meacutetodo frequentemente usado com o objetivo de aumentara
eficiecircncia dos meacutetodos eletroquiacutemicos (Atmaca 2009)
O processo Fenton tem atraiacutedo grande interesse devido agrave sua capacidade de gerar radicais
hidroxilo (HO) atraveacutes da decomposiccedilatildeo de H2O2 por Fe2+ em condiccedilotildees aacutecidas Aleacutem disso
pode ser aplicada a uma vasta gama de poluentes orgacircnicos devido agrave sua simplicidade e
facilidade de aplicaccedilatildeo em condiccedilotildees suaves de temperatura e pressatildeo A eficiecircncia deste
processo pode ser consideravelmente melhorada pela aplicaccedilatildeo de eletricidade para gerar
radicais HO adicionais chamando assim processo eletro-Fenton O processo eletro-Fenton
inclui as vantagens combinadas de eletroquiacutemica e os meacutetodos de tratamento Fenton Este
processo permite a produccedilatildeo de mais radicais HO sendo reforccedilada a oxidaccedilatildeo dos compostos
orgacircnicos Em meio aacutecido o poder oxidante de H2O2 pode ser melhorado com o meacutetodo
eletro-Fenton onde uma pequena quantidade de Fe2+ eacute adicionada como catalisador na
soluccedilatildeo contaminada para gerar HO e Fe3+ das reaccedilotildees de Fenton (Mohajeri et al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 3 ndash Materiais e Meacutetodos
O efluente utilizado neste trabalho foi recolhido agrave entrada do tratamento bioloacutegico numa
ETRS A amostra recolhida foi caraterizada tendo em conta os seguintes paracircmetros CQO
COf soacutelidos totais (ST) soacutelidos suspensos (SS) soacutelidos dissolvidos (SD) azoto amoniacal (N-
NH3) e azoto de Kjeldhal (NTK) Todas as anaacutelises foram efetuadas de acordo com o Standard
Methods encontrando-se as teacutecnicas usadas respectivamente nos anexos 1 a 3 Durante os
ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo forma recolhidas amostras agraves quais foram efetuadas as seguintes
anaacutelises CQO Carbono Orgacircnico Filtrado (COf) Azoto Total (NT) pH e condutividade
Nos pontos seguintes descrevem-se os reagentes os meacutetodos e as teacutecnicas utilizadas ao longo
do trabalho
31 ndash Reagentes
Na Tabela 2 encontram-se listados os reagentes usados para as vaacuterias determinaccedilotildees
analiacuteticas bem como o seu grau de pureza e marca
Tabela 2 ndash Reagentes utilizados na eletrocoagulaccedilatildeo e nos meacutetodos de anaacutelise
Reagentes Grau de Pureza Marca
Ensaios de EC e
determinaccedilotildees COf H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
CQO
K2Cr2O7 99 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
Ag2SO4 985 Carlo Erba
HgSO4 99 Fluka
FeH20N2O14S2 995 Merck
N-NH3 e TKN
NaOH 98 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
H3BO3 998 Panreac
K2SO4 998 AnalaR NORMAPUR
CuSO4 99-1005 Merck
Na2S2O3 1004 AnalaR NORMAPUR
Na2B4O7middot10H2O 995-105 Scharlau
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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32 ndash Paracircmetros de Controlo
Todos os paracircmetros de controlo foram determinados de acordo os meacutetodos que se encontram
nos anexos 1 a 3
Carecircncia Quiacutemica de Oxigeacutenio
A CQO foi determinada em todas as amostras apoacutes o ensaio de EC A determinaccedilatildeo foi atraveacutes
do meacutetodo tritrimeacutetrico em refluxo fechado (anexo 1)
O digestor utilizado foi um Spectroquant TR 420 e o titulador automaacutetico foi da Metrohm 876
Dosimat plus
Carbono Orgacircnico filtrado e Azoto total
O COf e o azoto total foram determinados em todas as amostras apoacutes o tratamento de EC
utilizando o equipamento Total Organic Carbon Analyzer da Shimadzu TOC-V CSH O meacutetodo
usado para determinar este paracircmetro foi o meacutetodo da combustatildeo a alta temperatura Antes
de proceder agrave medida do COf no referido aparelho as amostras da EC foram filtradas com
filtros de 1 μm e acidificadas com H2SO4 de forma a atingir pH 3 ndash 4
pH
Mediu-se o pH das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC no equipamento pHmeter
HI 931400
Condutividade
As medidas de condutividade das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC foram
efetuadas com um condutiviacutemetro Mettler Toledo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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33 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Apoacutes a caraterizaccedilatildeo inicial das amostras realizaram-se os ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo com
o objetivo de precipitar a mateacuteria suspensa e dissolvida existente no lixiviado Numa
primeira fase de tratamento com EC foram feitos ensaios de otimizaccedilatildeo das condiccedilotildees a
aplicar tendo-se variado primeiro a diferenccedila de potencial aplicada (entre 6 e 12 V)
Verificou-se que natildeo havia uma boa reprodutibilidade das condiccedilotildees experimentais pelo que
se passou a aplicar uma intensidade de corrente constante 25 A apresentando-se nesta
dissertaccedilatildeo apenas estes uacuteltimos resultados Foram realizados ensaios de 3 horas a pH
natural pH 6 e a pH 4 com agitaccedilatildeo (100 rpm) e sem agitaccedilatildeo com diluiccedilatildeo (12) e sem
diluiccedilatildeo A Fabela 3 apresenta um resumo dos ensaios realizados Todos os ensaios foram
repetidos tendo sido efetuados dois a cinco ensaios para cada condiccedilatildeo experimental a
testar e as amostras recolhidas a intervalos de tempo diferentes para inferir da
reprodutibilidade dos resultados experimentais O tratamento foi realizado com acircnodos e
caacutetodos de ferro ambos com aacutereas de 40 cm2 A Figura 5 ilustra o esquema de montagem
experimental usada na EC
Figura 5 - Montagem experimental usada no tratamento de EC Legenda 1 ndash Fonte de alimentaccedilatildeo
2 ndash Eleacutetrodos de ferro 3 ndash Ceacutelula contendo o lixiviado 4 ndash Agitador magneacutetico 5 ndash Placa de agitaccedilatildeo
0000
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 3 ndash Resumo das vaacuterias condiccedilotildees aplicadas ao longo dos ensaios realizados com uma intensidade
de corrente aplicada de 25 A
Diluiccedilatildeo Agitaccedilatildeo pH inicial
11
sem 4
sem 6
sem natural (83)
Com (100 rpm) natural (8hellip)
12 sem natural (83)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 4 ndash Resultados e Discussatildeo
Este capiacutetulo encontra-se dividido em duas partes a primeira onde satildeo apresentados os
resultados obtidos nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo das amostras de lixiviado e a segunda
que conteacutem caacutelculos relacionados com remoccedilotildees especiacuteficas de carga orgacircnica por consumo
de ferro e de energia eleacutetrica
As amostras utilizadas neste estudo foram obtidas no aterro sanitaacuterio da Resistrela na
Capinha Concelho do Fundatildeo As amostras foram recolhidas no tanque de equalizaccedilatildeo agrave
entrada do tratamento bioloacutegico aiacute existente em Fevereiro de 2012 Nas Tabelas 4 e 5
apresentam-se os resultados obtidos na caracterizaccedilatildeo da amostra recolhida Para a
determinaccedilatildeo da CQO e do COf foram ensaiadas diferentes diluiccedilotildees tendo-se verificado que
as mais adequadas eram respetivamente 150 e 1200 Esta eacute uma amostra tiacutepica de um
lixiviado novo dada a sua CQO
Tabela 4 ndash Resultados de CQO e COf obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Diluiccedilatildeo CQO CQO mg O2L-1 Diluiccedilatildeo COf COf mgL-1
150 17622
1100 7196
125 17517
120 17515 1200 7310
110 10325
Tabela 5 ndash Resultados de condutividade pH ST SS SD azoto amoniacal e azoto total de Kjeldahl
obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Condutividade (15 ordmC) mscm-1 pH STgL-1 SSgL-1 SDgL-1 N-NH3
mgL-1
NTK
mgL-1
294 837 2370 115 2270 4485 5141
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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41 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Nesta secccedilatildeo encontram-se os resultados obtidos para as diferentes condiccedilotildees experimentais
ensaiadas tal como se encontra descrito na Tabela 3 Tal como jaacute foi referido anteriormente
todos os ensaios aqui apresentados foram realizados a uma intensidade de corrente aplicada
de 25 A
Cada uma das diferentes condiccedilotildees experimentais ensaiadas for repetida uma ou vaacuterias
vezes Para evitar grandes variaccedilotildees no volume dos ensaios e em simultacircneo haver
determinaccedilotildees da CQO a intervalos de tempos reduzidos as amostras em cada uma das
repeticcedilotildees foram recolhidas a tempos diferentes Deste modo por vezes para um
determinado tempo temos apenas um valor do paracircmetro em estudo ao qual continuamos a
chamar incorretamente ldquomeacutediardquo e para o qual consequentemente natildeo existe desvio
padratildeo A esses valores meacutedios da CQO foram ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau Na realidade
em alguns dos casos o ajuste de uma exponencial ou equaccedilatildeo do 2ordm grau podia ter sido
conseguido com resultados igualmente bons Contudo por razotildees de consistecircncia foram
sempre ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau
Para os outros paracircmetros de anaacutelise usados neste estudo COf NT pH e condutividade as
determinaccedilotildees natildeo foram tatildeo exaustivas apesar de terem sido calculadas sempre para mais
do que um ensaio Contudo seratildeo apresentados apenas os resultados para o ensaio em que
foram recolhidas mais amostras e que portanto apresenta um maior nuacutemero de resultados
411 ndash Amostras sem diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC agraves amostras de lixiviado sem diluiccedilatildeo a pH inicial natural com
e sem agitaccedilatildeo e a pH 6 e pH 4 sem agitaccedilatildeo Nas duas sub-secccedilotildees seguintes apresentam-
se respetivamente os resultados obtidos para a variaccedilatildeo ao longo do tempo da CQO e dos
restantes paracircmetros controlados COf NT condutividade e pH
4111 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo da CQO
Ensaios a pH natural sem agitaccedilatildeo
Realizaram-se 6 ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo de forma a determinar a evoluccedilatildeo
da CQO ao longo do tempo de ensaio Os resultados obtidos encontram-se na Tabela 6 e na
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
27
Figura 6 que tambeacutem contecircm informaccedilatildeo relativa agrave meacutedia e ao desvio padratildeo para os
resultados obtidos nos diferentes ensaios
Tabela 6 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo com a
respetiva meacutedia e desvio padratildeo
CQO g O2L
-1
t min A B C D E F Meacutedia DP
0 1851 1758 1866 1717 1775 1799 1794 057
10 1737
1683
1710 038
20 1701 1647
1674 038
30 1571
1522
1546 035
40 1593 1465 1499
1519 066
50 1411
1411
60 1350 1336
1328 1286 1331 1326 024
80 1278 1199 1300
1259 053
100 1244 1074
938
1085 153
120 1109 951 996
823 955 967 103
130
993
993
140
796 798
797 002
150
787 724
756 045
160
783 669
726 080
170
794 722
758 051
180
697 707 584 727 679 064
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
28
Figura 6 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo para as amostras recolhidas no ensaio de EC a pH natural
sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios A a F realizados
Consultando a Tabela 6 podemos concluir que em meacutedia para as 3 h de ensaio foram
removidos cerca de 11 g O2L-1 o que corresponde a uma remoccedilatildeo de CQO de 62
A anaacutelise da Figura 6 permite verificar que para o tempo de 180 minutos se comeccedila a verificar
a tendecircncia para a formaccedilatildeo de um patamar na curva ajustada aos dados experimentais o que
significa que se estaacute perto de se atingir o maacuteximo de remoccedilatildeo de CQO com uma eficiecircncia
energeacutetica aceitaacutevel
Ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo
Nos 4 ensaios de EC realizados a pH natural com agitaccedilatildeo (100 rpm) cujos resultados de CQO
se encontram na Tabela 7 e na Figura 7 verifica-se tal como no caso anterior uma boa
reprodutibilidade dos resultados A curva ajustada agrave meacutedia dos resultados apresenta uma
clara tendecircncia para formar um patamar a tempo inferior ao verificado no ensaio sem
agitaccedilatildeo Este facto traduz-se numa remoccedilatildeo de CQO menor que foi aqui de apenas 36 ao
fim de 3 h
Nestes ensaios pretendia-se minimizar problemas de passivaccedilatildeo do eleacutetrodo aumentando a
eficiecircncia EC Poreacutem a remoccedilatildeo da CQO foi menor provavelmente porque a agitaccedilatildeo
destruiacutea os flocos formados
y = 5E-07x3 - 4E-05x2 - 0071x + 17896 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
A
B
C
D
E
F
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 7 ndash Resultados da variaccedilatildeo da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC
realizados a pH natural com agitaccedilatildeo
CQO g O2L-1
t min G H I J Meacutedia DP
0 1736 1817 1845 1698 1774 069
10
1800
1592 1696 147
30
1645
1529 1587 082
40 1601
1429 1515 121
60
1523 1445
1484 055
80 1381
1262 1321 084
100
1341
1212 1276 091
120 1218
1229
1224
130 1213
1125 1169 062
140 1236 1270
1253
150 1094
1087 1090
160 1086 1150
1118
170 1138 1193
1166
180 1138 1264 1196 965 1141 128
Figura 7 ndash Valores da CQO das amostras recolhidas ao longo do tempo nos ensaios de EC realizados a pH
natural com agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
y = 3E-07x3 + 8E-05x2 - 00603x + 17635 Rsup2 = 097
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
G
H
I
J
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Ensaios a pH 6 sem agitaccedilatildeo
Para os 4 ensaios de EC realizadas a pH inicial 6 sem agitaccedilatildeo cujos resultados da CQO para
as amostras recolhidas se encontram na Tabela 8 e Figura 8 o pH da amostra foi ajustado
com H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC
Mais uma vez foi obtido o ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos resultados experimentais
com uma boa correlaccedilatildeo observando-se a formaccedilatildeo de um patamar para tempos superiores a
160 min A remoccedilatildeo total de CQO nas 3 h de ensaios foi de 64 ligeiramente superior ao
valor observando para o ensaio em que natildeo foi efetuada correccedilatildeo ao pH inicial da suspensatildeo
Tabela 8 ndash Resultados de CQO obtidos para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a pH 6
sem agitaccedilatildeo bem como a meacutedia e o desvio padratildeo para esses resultados
CQO g O2L
-1
t min K L M N Meacutedia DP
0 1758 1758 1848 1758 1780 045
10 1726
1758
1742 023
30
1544 1567 1555 016
40
1379
1379
60 1119
1206 1242 1189 063
80
986
1099 1043 081
100 810
904
857 066
120
831
826 828 003
130
721
721
140 647 683 733
687 043
150 624 691 719
678 049
160 628 591 731
650 073
170 630 595 707
644 057
180 635 598 689 607 632 041
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 8 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo par os diferentes ensaios de EC realizados a pH 6 sem
agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
Ensaios a pH 4 sem agitaccedilatildeo
Foram realizados 3 ensaios de EC a pH inicial 4 tendo-se efetuado a correccedilatildeo ao pH com
H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC Os resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO nos
diferentes ensaios encontram-se na Tabela 9 e na Figura 9 A meacutedia e o desvio padratildeo
apresentados na tabela foram calculados apenas com dois dos ensaios O e P uma vez que os
resultados obtidos no ensaio Q se afastam muito dos obtidos nos outros ensaios tal como se
pode verificar na Figura 9 Este resultado diferente ainda que com um andamento idecircntico
deve estar relacionado com algum erro experimental cometido
Uma equaccedilatildeo do 3ordm grau tambeacutem se ajusta com uma boa correlaccedilatildeo agrave meacutedia dos resultados
experimentais obtidos apresentando uma espeacutecie de patamar inicial para aleacutem do jaacute
habitual patamar final O andamento inicial da curva deve estar relacionado com a formaccedilatildeo
no iniacutecio do ensaio de partiacuteculas muito finas que vatildeo posteriormente dar origem aos
agregados que sedimentam Estas partiacuteculas finas levam mais tempo a sedimentar e
ldquocontaminamrdquo com mais facilidade as amostras recolhidas para a determinaccedilatildeo da CQO
dando origem a valores mais elevados
No cocircmputo geral a remoccedilatildeo da CQO foi inferior agrave dos outros ensaios realizados sem
agitaccedilatildeo tendo sido de 53
y = 1E-06x3 + 6E-05x2 - 01082x + 18182 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
K
L
M
N
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 9 ndash Resultados da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC realizados a pH 4
sem agitaccedilatildeo
CQO mg L-1
t min O P Q Meacutedia DP
0 1466 1342 1448 1404 067
10
1361 1491 1361 092
30
1363 1532 1363 120
40
1384
60
1074
1074
80 1071
1293 1071 157
100
813 1180 813 259
120 731
1062 731 234
130 679
679
140 721 635 1132 678 265
150 590 682
636 065
160 586 641 889 613 162
170 604 634
619 022
180 494 574 920 534 227
Figura 9 ndash Valores da CQO para as amostras recolhidas ao longo do tempo de EC para o ensaio realizado
a pH 4 sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia dos ensaios O e P
y = 2E-06x3 - 00006x2 - 00205x + 14095 Rsup2 = 098
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
O
P
Q
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
33
4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade
e pH
Na Tabela 10 e na Figura 10 encontram-se os resultados obtidos para as variaccedilotildees de COf e de
NT nos ensaios realizados a pH natural sem e com agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo As
remoccedilotildees globais de COf para as diferentes condiccedilotildees experimentais apresentam posiccedilotildees
relativas semelhantes agraves observadas para a CQO o que eacute explicado pelo facto da remoccedilatildeo da
carga orgacircnica nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo se dar essencialmente por
floculaccedilatildeocoagulaccedilatildeo com apenas uma reduzida remoccedilatildeo de carga orgacircnica por oxidaccedilatildeo
anoacutedica
Quanto agraves remoccedilotildees de azoto total satildeo bastante mais reduzidas e com um padratildeo idecircntico ao
observado pelo COf e pela CQO Esta menor remoccedilatildeo do NT pode estar relacionada com o
facto do azoto total englobar diferentes formas de azoto e o processo de EC poder ser mais
adequado para a remoccedilatildeo de algumas das formas
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH independentemente do seu valor inicial observa-se um aumento ao
longo dos ensaios sendo o valor final do pH das suspensotildees ao fim de 3 h de
aproximadamente 13 Esta subida do pH estaacute relacionada com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que
estatildeo na base da formaccedilatildeo de flocos e que iraacute levar agrave remoccedilatildeo da carga orgacircnica da
suspensatildeo
Em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo da condutividade ao longo dos ensaios observam-se que ao longo dos
ensaios realizados a diferentes condiccedilotildees experimentais sucessivos aumentos e reduccedilotildees
Estes periacuteodos devem estar relacionados respetivamente com fases de maior formaccedilatildeo de
hidroacutexidos com elevada condutividade com fases de formaccedilatildeo de flocos e consequente
precipitaccedilatildeo e reduccedilatildeo de condutividade
Tabela 10 - Remoccedilotildees de COf e de NT obtidas nos ensaios de EC a pH natural sem e com
agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo
Remoccedilatildeo COf NT
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 60 37
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo 100 rpm 50 28
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo 70 43
2611 - pH 4 - s agitaccedilatildeo 57 33
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
34
Figura 10 ndash Variaccedilatildeo da COf e NT relativos no tempo para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a)
pH natural sem agitaccedilatildeo b) pH 6 sem agitaccedilatildeo c) pH 4 sem agitaccedilatildeo d) pH natural com agitaccedilatildeo
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
Tempo minutos
pH natural com agitaccedilatildeo
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH natural
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempominutos
pH 6
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH 4
COf NT
a) b)
c) d)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
35
Figura 11 ndash Valores da condutividade e do pH para as amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC
realizados sem agitaccedilatildeo a) pH natural b) pH 6 e c) pH 4
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12 com o objetivo de estudar o
efeito da diluiccedilatildeo sobre a eficiecircncia do meacutetodo Na Tabela 11 e na Figura 12 encontram-se os
resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo de ensaio para os dois testes
realizados bem como a meacutedia e o desvio padratildeo dos dados recolhidos Observa-se uma
grande dispersatildeo de resultados na parte final do ensaio apoacutes 2 h que se traduz num
coeficiente de correlaccedilatildeo da equaccedilatildeo de 3ordf ordem ajustada aos dados experimentais pior
que os anteriores Para este resultado tambeacutem teraacute contribuiacutedo o facto de apenas se terem
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 6
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 4
Cond
pH
pH
a) b)
c)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
36
realizado 2 ensaios Tal como nos casos anteriores observou-se a tendecircncia para a formaccedilatildeo
de um patamar na curva ajustada para tempos superiores a 2 h
Apesar da remoccedilatildeo da CQO ter sido de cerca de 72 valor mais elevado do que nos ensaios
sem diluiccedilatildeo note-se que a remoccedilatildeo absoluta de CQO for muito inferior tendo sido cerca de
6 g Lmdash1 quando nos casos anteriores se tinham observado valores superiores a 11 g Lmdash1
Tabela 11 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
CQO g O2L
-1
t min R S Meacutedia DP
0 785 900 843 081
10
866 866
30 601 669 635 049
60
538 538
100 379 449 414 050
120 293
293
130 270
270
140 281 350 315 049
150 201 346 273 102
160 200 360 280 114
170 197 382 290 131
180 162 314 238 108
Figura 12 ndash Variaccedilatildeo da CQO das amostras recolhidas ao longo da EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
y = -8E-08x3 + 00002x2 - 00704x + 8727 Rsup2 = 098
00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
R
S
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Quanto agrave variaccedilatildeo do pH ao longo dos ensaios (Figura 13) foi idecircntica agrave dos ensaios sem
diluiccedilatildeo ie aumentou durante o ensaio ateacute atingir o valor de aproximadamente 13 e
mantendo-se nesse valor ateacute ao fim do ensaio A variaccedilatildeo da condutividade (Figura 13)
apresentou tambeacutem um comportamento semelhante ao dos ensaios sem diluiccedilatildeo embora com
variaccedilotildees menos bruscas o que eacute normal pois a concentraccedilatildeo de poluentes existentes e
hidroacutexidos formados estaacute reduzida a metade
Figura 13 ndash Variaccedilatildeo da condutividade e do pH ao longo EC realizado a pH natural com diluiccedilatildeo de 12
sem agitaccedilatildeo
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados
Na Figura 14 comparam-se as remoccedilotildees relativas de CQO de COf e de NT para os ensaios
realizados a diferentes valores de pH inicial sem agitaccedilatildeo Verifica-se que as maiores
remoccedilotildees de CQO foram obtidas para pH inicial natural e 6 A este uacuteltimo pH tambeacutem se
observaram as maiores remoccedilotildees absolutas de COf e de TN
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural com diluiccedilatildeo
Cond pH
pH
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
38
Figura 14 - Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e NT obtidas apoacutes 3h de tratamento de EC a pH
inicial natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo
Quando se comparam os ensaios realizados a pH natural com e sem agitaccedilatildeo (Figura 15)
observam-se remoccedilotildees absolutas de CQO de COf e de NT superiores para o ensaio realizado
sem agitaccedilatildeo Efetivamente a agitaccedilatildeo parece natildeo favorecer a formaccedilatildeo dos flocos ou
mesmo provocar a sua desagregaccedilatildeo
Aparentemente o facto de diluir o lixiviado original antes de efetuar o ensaio de
eletrocoagulaccedilatildeo tambeacutem natildeo introduz alteraccedilotildees positivas nos resultados pois a diluiccedilatildeo
leva a que as remoccedilotildees absolutas dos paracircmetros em anaacutelise decresccedilam significativamente
(Figura 16) O efeito da concentraccedilatildeo parece ser de extrema importacircncia sendo que quando
a concentraccedilatildeo eacute superior se devem formar flocos com massa criacutetica para sedimentarem com
maior facilidade
Na Figura 17 faz-se uma anaacutelise da remoccedilatildeo absoluta da CQO nas diferentes horas de ensaio
para os testes realizados a diferentes valores de pH inicial com e sem agitaccedilatildeo Verifica-se
que
A pH natural sem agitaccedilatildeo a remoccedilatildeo da CQO eacute a mais regular ao longo do tempo
Para os ensaios realizados a pH inicial 4 e 6 a remoccedilatildeo para a 3ordf hora eacute bastante
inferior agraves remoccedilotildees obtidas para as duas primeiras horas
Nos ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo a remoccedilatildeo durante a 3ordf hora eacute
miacutenima natildeo se justificando o prolongamento do ensaio para aleacutem de 2 h
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
39
verificamos uma remoccedilatildeo mais elevada da CQO na primeira hora de ensaio a pH 6 sem
agitaccedilatildeo Relativamente agrave segunda hora natildeo se verifica diferenccedilas significativas No entanto
na 3ordf hora verifica-se uma maior remoccedilatildeo no ensaio a pH natural sem agitaccedilatildeo
Figura 15 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC a pH inicial
natural com e sem agitaccedilatildeo
Figura 16 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC realizada a pH
inicial natural com e sem diluiccedilatildeo da amostra inicial
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 11 - pH natural - c agitaccedilatildeo 100 rpm
X0-X
CQO
COf
NT
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 12 - pH natural - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
40
Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
41
Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
43
Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
44
Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
55
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
16
corrente relativa ao acircnodo de Al aumenta rapidamente quando a temperatura da mistura
reacional varia de 2 a 30 ordmC O aumento da temperatura vai acelerar a velocidade de
destruiccedilatildeo da membrana de oacutexido aumentando a eficiecircncia de corrente Poreacutem quando a
temperatura sobe acima de 60 ordmC a eficiecircncia de corrente comeccedila a baixar Neste caso o
volume do coloacuteide Al(OH)3 diminui e os poros formados no acircnodo de Al fecham- se Estes
fatores devem ser responsaacuteveis pela diminuiccedilatildeo da eficiecircncia de corrente (Liu et al 2010
Chen 2004)
pH
O pH da soluccedilatildeo tem um papel importante nos processos de EC (Liu et al 2010) Os efeitos do
pH de misturas reacionais ou de aacuteguas residuais na EC refletem-se na eficiecircncia de corrente e
na solubilidade dos hidroacutexidos de metal formados
Geralmente a eficiecircncia de corrente dos processos de EC com alumiacutenio eacute mais elevada em
condiccedilotildees aacutecidas ou alcalinas do que em condiccedilotildees neutras O desempenho do tratamento
depende da natureza dos poluentes sendo a melhor remoccedilatildeo de poluente obtida a pH
proacuteximo de 7 O consumo de energia eacute no entanto maior a pH neutro devido agrave variaccedilatildeo da
condutividade Para condutividades elevadas o efeito de pH natildeo eacute significativo (Chen 2004)
Na gama de pH 4 ndash 9 formam-se Al(OH)2+ Al(OH)2+ Al2(OH)2
4+ Al(OH)3 e Al13(OH)327+ A
superfiacutecie destes compostos eacute carregada positivamente o que pode levar agrave neutralizaccedilatildeo
eletroquiacutemica por adsorccedilatildeo
A pH gt 10 forma-se maioritariamente Al(OH)4- e o efeito de coagulaccedilatildeo baixa rapidamente A
pH baixo Al3+ eacute o iatildeo maioritaacuterio e natildeo tem efeito coagulante
A evoluccedilatildeo de H2 no caacutetodo iraacute aumentar a concentraccedilatildeo de OH- Assim o pH na soluccedilatildeo
aquosa aumenta quando o pH da aacutegua original estaacute no intervalo 4 ndash 9 No entanto quando o
pH da aacutegua original eacute maior do que 9 o pH da aacutegua tratada iraacute diminuir (Liu et al 2010)
Materiais dos Eleacutetrodo
A Coagulaccedilatildeo Quiacutemica (CQ) e a EC baseiam-se no mesmo fenoacutemeno no qual as partiacuteculas
carregadas em suspensatildeo coloidal satildeo neutralizadas por colisatildeo muacutetua com iotildees de hidroacutexidos
metaacutelicos e aglomerados seguido de sedimentaccedilatildeo e flutuaccedilatildeo A diferenccedila entre EC e CQ eacute
principalmente a forma como o ferro ou alumiacutenio satildeo facultados agrave soluccedilatildeo A EC eacute um
processo que consiste em criar flocos de hidroacutexido metaacutelico por eletrodissoluccedilatildeo de acircnodos
soluacuteveis (Fe ou Al) enquanto que a CQ consiste em hidrolisar sais metaacutelicos de ferro ou
alumiacutenio sendo os sulfatos e os cloretos feacuterricos e de alumiacutenio os mais usados como
coagulantes no tratamento de aacutegua Algumas vantagens da EC relativamente CQ satildeo (Liu et
al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
17
1 Na coagulaccedilatildeo quiacutemica a hidroacutelise de sais metaacutelicos conduz a uma diminuiccedilatildeo do pH
sendo sempre necessaacuterio corrigir o pH do efluente A coagulaccedilatildeo quiacutemica eacute altamente
sensiacutevel agraves variaccedilotildees do pH e uma coagulaccedilatildeo eficaz eacute obtida a pH 6-7 Na
eletrocoagulaccedilatildeo o efeito da neutralizaccedilatildeo torna-se efetivo numa gama ampla de pH
entre 4 e 9
2 Os flocos formados pela EC apesar de similares aos da CQ tendem a ser maiores
contendo menos ligaccedilotildees com a aacutegua sendo resistentes ao aacutecido e muito mais
estaacuteveis A CQ eacute sempre seguida de uma sedimentaccedilatildeo e uma filtraccedilatildeo enquanto que
o processo de EC pode ser seguido pela sedimentaccedilatildeo ou flutuaccedilatildeo naturais As bolhas
de gaacutes produzidas durante a eletroacutelise podem levar os poluentes para a superfiacutecie da
soluccedilatildeo onde podem ser mais facilmente concentrados e removidos
3 As lamas formadas pela EC satildeo facilmente fixaacuteveis e faacuteceis de separar da aacutegua porque
satildeo compostas maioritariamente de oacutexidoshidroacutexidos metaacutelicos Apesar disto esta eacute
uma teacutecnica de baixa produccedilatildeo de lamas
4 O uso de produtos quiacutemicos eacute evitado no processo de EC Assim natildeo eacute preciso
neutralizar o excesso de quiacutemicos e eacute evitada uma poluiccedilatildeo secundaacuteria causada por
substacircncias quiacutemicas que satildeo adicionadas pois na EC apenas se verifica a
solubilizaccedilatildeo dos acircnodos
5 O processo de EC tem a vantagem de tratar o efluente com temperaturas baixas e
baixa turvaccedilatildeo Nestas condiccedilotildees a CQ tem dificuldade em encontrar um resultado
satisfatoacuterio
6 A EC requer equipamento simples e eacute faacutecil de operar
As principais desvantagens da EC satildeo (Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009)
Passivaccedilatildeo do acircnodo pela deposiccedilatildeo de lamas nos eleacutectrodos que pode inibir o
processo eletroliacutetico no modo de operaccedilatildeo contiacutenuo
Altas concentraccedilotildees de iotildees ferro e alumiacutenio no efluente que tecircm que ser removidas
posteriormente
Na Figura 3 apresenta-se um esquema do mecanismo reacional de eletrocoagulaccedilatildeo
eletrofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
18
Figura 3 - Esquema do processo de eletrocoagulaccedilatildeo (adaptado de Mollah et al 2004)
A eletrocoagulaccedilatildeo eacute eficiente na remoccedilatildeo de soacutelidos suspensos bem como oacuteleos e gorduras
Provou-se ser eficaz no tratamento de aacutegua potaacutevel para operaccedilotildees marinhas e mesmo para o
abastecimento de aacutegua para processos industriais (Chen 2004)
Oxidaccedilatildeo Eletroquiacutemica
A oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica tem sido amplamente investigada como um meio eficaz de controlo
de poluiccedilatildeo da aacutegua e no tratamento de aacuteguas residuais Uma vantagem importante da
oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute oxidar poluentes orgacircnicos em CO2 e aacutegua a fim de evitar um
problema de mudanccedila de uma fase para outra dos contaminantes Tambeacutem a operaccedilatildeo a
temperatura ambiente e pressatildeo atmosfeacuterica impede volatilizaccedilatildeo e a descarga dos resiacuteduos
que natildeo satildeo tratados e a reaccedilatildeo pode ser simplesmente terminada (Deng and Englehardt
2007) O processo de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute particularmente interessante uma vez que os
eletrotildees fornecidos permitem uma versaacutetil eficiente facilmente automatizaacutevel e limpa
tecnologia (Panizza et al 2010)
Nos uacuteltimos anos os processos oxidativos avanccedilados (POA) tecircm sido propostos como uma
alternativa eficiente e emergente para o tratamento de efluentes que contecircm poluentes
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
19
toacutexicos ou refrataacuterios Muitos processos tais como oxidaccedilatildeo de Fenton ozonizaccedilatildeo oxidaccedilatildeo
eletroquiacutemica e os seus processos combinados foram investigados (Zhou et al 2011)
Durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica os poluentes podem ser oxidados quer diretamente como
indiretamente (Deng and Englehardt 2007 Primo et al 2009 Zhang et al 2011) isto eacute no
acircnodo alguns compostos podem ser diretamente oxidados Aleacutem disso reaccedilotildees de oxidaccedilatildeo
podem ocorrer no seio da soluccedilatildeo atraveacutes de espeacutecies oxidantes geradas electroliticamente
Propotildee-se que a degradaccedilatildeo de amoniacuteaco ocorre principalmente devido ao processo de
oxidaccedilatildeo indirecta na presenccedila de iotildees cloreto No entanto a oxidaccedilatildeo de amoniacuteaco pode
levar a formaccedilatildeo de iotildees nitrato (Primo et al 2009)
A Figura 4 ilustra os diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo (Anglaba et al 2009)
Figura 4 - Diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica (a) oxidaccedilatildeo directa e (b) oxidaccedilatildeo indirecta (adaptado de Anglada et al 2009)
Na oxidaccedilatildeo direta os poluentes satildeo destruiacutedos diretamente na superfiacutecie do acircnodo e pode
tomar duas vias diferentes
Conversatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo apenas parcialmente oxidados (reaccedilatildeo
8) podendo ser necessaacuterio um tratamento subsequente
(8)
Combustatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo transformados em aacutegua dioacutexido de
carbono inorgacircnicos e outros componentes (reaccedilatildeo 9)
(9)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
20
Na oxidaccedilatildeo indireta onde um mediador (HClO H2S2O8 HO e outros) eacute eletroquimicamente
gerado para efetuar a oxidaccedilatildeo (Deng and Englehardt 2007 Anglada et al 2009) As reaccedilotildees
responsaacuteveis pela oxidaccedilatildeo indireta durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica satildeo as seguintes (Deng
and Englehardt 2007)
Reaccedilotildees anoacutedicas
(10)
(11)
(12)
Reaccedilotildees no seio da soluccedilatildeo
(13)
(14)
Reaccedilotildees catoacutedicas
(15)
(16)
Eletro-Fenton
Existem sistemas hiacutebridos que consistem em processos de oxidaccedilatildeo diferentes tais como
oxidaccedilatildeo Fenton sendo um meacutetodo frequentemente usado com o objetivo de aumentara
eficiecircncia dos meacutetodos eletroquiacutemicos (Atmaca 2009)
O processo Fenton tem atraiacutedo grande interesse devido agrave sua capacidade de gerar radicais
hidroxilo (HO) atraveacutes da decomposiccedilatildeo de H2O2 por Fe2+ em condiccedilotildees aacutecidas Aleacutem disso
pode ser aplicada a uma vasta gama de poluentes orgacircnicos devido agrave sua simplicidade e
facilidade de aplicaccedilatildeo em condiccedilotildees suaves de temperatura e pressatildeo A eficiecircncia deste
processo pode ser consideravelmente melhorada pela aplicaccedilatildeo de eletricidade para gerar
radicais HO adicionais chamando assim processo eletro-Fenton O processo eletro-Fenton
inclui as vantagens combinadas de eletroquiacutemica e os meacutetodos de tratamento Fenton Este
processo permite a produccedilatildeo de mais radicais HO sendo reforccedilada a oxidaccedilatildeo dos compostos
orgacircnicos Em meio aacutecido o poder oxidante de H2O2 pode ser melhorado com o meacutetodo
eletro-Fenton onde uma pequena quantidade de Fe2+ eacute adicionada como catalisador na
soluccedilatildeo contaminada para gerar HO e Fe3+ das reaccedilotildees de Fenton (Mohajeri et al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
21
Capiacutetulo 3 ndash Materiais e Meacutetodos
O efluente utilizado neste trabalho foi recolhido agrave entrada do tratamento bioloacutegico numa
ETRS A amostra recolhida foi caraterizada tendo em conta os seguintes paracircmetros CQO
COf soacutelidos totais (ST) soacutelidos suspensos (SS) soacutelidos dissolvidos (SD) azoto amoniacal (N-
NH3) e azoto de Kjeldhal (NTK) Todas as anaacutelises foram efetuadas de acordo com o Standard
Methods encontrando-se as teacutecnicas usadas respectivamente nos anexos 1 a 3 Durante os
ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo forma recolhidas amostras agraves quais foram efetuadas as seguintes
anaacutelises CQO Carbono Orgacircnico Filtrado (COf) Azoto Total (NT) pH e condutividade
Nos pontos seguintes descrevem-se os reagentes os meacutetodos e as teacutecnicas utilizadas ao longo
do trabalho
31 ndash Reagentes
Na Tabela 2 encontram-se listados os reagentes usados para as vaacuterias determinaccedilotildees
analiacuteticas bem como o seu grau de pureza e marca
Tabela 2 ndash Reagentes utilizados na eletrocoagulaccedilatildeo e nos meacutetodos de anaacutelise
Reagentes Grau de Pureza Marca
Ensaios de EC e
determinaccedilotildees COf H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
CQO
K2Cr2O7 99 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
Ag2SO4 985 Carlo Erba
HgSO4 99 Fluka
FeH20N2O14S2 995 Merck
N-NH3 e TKN
NaOH 98 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
H3BO3 998 Panreac
K2SO4 998 AnalaR NORMAPUR
CuSO4 99-1005 Merck
Na2S2O3 1004 AnalaR NORMAPUR
Na2B4O7middot10H2O 995-105 Scharlau
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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32 ndash Paracircmetros de Controlo
Todos os paracircmetros de controlo foram determinados de acordo os meacutetodos que se encontram
nos anexos 1 a 3
Carecircncia Quiacutemica de Oxigeacutenio
A CQO foi determinada em todas as amostras apoacutes o ensaio de EC A determinaccedilatildeo foi atraveacutes
do meacutetodo tritrimeacutetrico em refluxo fechado (anexo 1)
O digestor utilizado foi um Spectroquant TR 420 e o titulador automaacutetico foi da Metrohm 876
Dosimat plus
Carbono Orgacircnico filtrado e Azoto total
O COf e o azoto total foram determinados em todas as amostras apoacutes o tratamento de EC
utilizando o equipamento Total Organic Carbon Analyzer da Shimadzu TOC-V CSH O meacutetodo
usado para determinar este paracircmetro foi o meacutetodo da combustatildeo a alta temperatura Antes
de proceder agrave medida do COf no referido aparelho as amostras da EC foram filtradas com
filtros de 1 μm e acidificadas com H2SO4 de forma a atingir pH 3 ndash 4
pH
Mediu-se o pH das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC no equipamento pHmeter
HI 931400
Condutividade
As medidas de condutividade das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC foram
efetuadas com um condutiviacutemetro Mettler Toledo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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33 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Apoacutes a caraterizaccedilatildeo inicial das amostras realizaram-se os ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo com
o objetivo de precipitar a mateacuteria suspensa e dissolvida existente no lixiviado Numa
primeira fase de tratamento com EC foram feitos ensaios de otimizaccedilatildeo das condiccedilotildees a
aplicar tendo-se variado primeiro a diferenccedila de potencial aplicada (entre 6 e 12 V)
Verificou-se que natildeo havia uma boa reprodutibilidade das condiccedilotildees experimentais pelo que
se passou a aplicar uma intensidade de corrente constante 25 A apresentando-se nesta
dissertaccedilatildeo apenas estes uacuteltimos resultados Foram realizados ensaios de 3 horas a pH
natural pH 6 e a pH 4 com agitaccedilatildeo (100 rpm) e sem agitaccedilatildeo com diluiccedilatildeo (12) e sem
diluiccedilatildeo A Fabela 3 apresenta um resumo dos ensaios realizados Todos os ensaios foram
repetidos tendo sido efetuados dois a cinco ensaios para cada condiccedilatildeo experimental a
testar e as amostras recolhidas a intervalos de tempo diferentes para inferir da
reprodutibilidade dos resultados experimentais O tratamento foi realizado com acircnodos e
caacutetodos de ferro ambos com aacutereas de 40 cm2 A Figura 5 ilustra o esquema de montagem
experimental usada na EC
Figura 5 - Montagem experimental usada no tratamento de EC Legenda 1 ndash Fonte de alimentaccedilatildeo
2 ndash Eleacutetrodos de ferro 3 ndash Ceacutelula contendo o lixiviado 4 ndash Agitador magneacutetico 5 ndash Placa de agitaccedilatildeo
0000
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 3 ndash Resumo das vaacuterias condiccedilotildees aplicadas ao longo dos ensaios realizados com uma intensidade
de corrente aplicada de 25 A
Diluiccedilatildeo Agitaccedilatildeo pH inicial
11
sem 4
sem 6
sem natural (83)
Com (100 rpm) natural (8hellip)
12 sem natural (83)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 4 ndash Resultados e Discussatildeo
Este capiacutetulo encontra-se dividido em duas partes a primeira onde satildeo apresentados os
resultados obtidos nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo das amostras de lixiviado e a segunda
que conteacutem caacutelculos relacionados com remoccedilotildees especiacuteficas de carga orgacircnica por consumo
de ferro e de energia eleacutetrica
As amostras utilizadas neste estudo foram obtidas no aterro sanitaacuterio da Resistrela na
Capinha Concelho do Fundatildeo As amostras foram recolhidas no tanque de equalizaccedilatildeo agrave
entrada do tratamento bioloacutegico aiacute existente em Fevereiro de 2012 Nas Tabelas 4 e 5
apresentam-se os resultados obtidos na caracterizaccedilatildeo da amostra recolhida Para a
determinaccedilatildeo da CQO e do COf foram ensaiadas diferentes diluiccedilotildees tendo-se verificado que
as mais adequadas eram respetivamente 150 e 1200 Esta eacute uma amostra tiacutepica de um
lixiviado novo dada a sua CQO
Tabela 4 ndash Resultados de CQO e COf obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Diluiccedilatildeo CQO CQO mg O2L-1 Diluiccedilatildeo COf COf mgL-1
150 17622
1100 7196
125 17517
120 17515 1200 7310
110 10325
Tabela 5 ndash Resultados de condutividade pH ST SS SD azoto amoniacal e azoto total de Kjeldahl
obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Condutividade (15 ordmC) mscm-1 pH STgL-1 SSgL-1 SDgL-1 N-NH3
mgL-1
NTK
mgL-1
294 837 2370 115 2270 4485 5141
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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41 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Nesta secccedilatildeo encontram-se os resultados obtidos para as diferentes condiccedilotildees experimentais
ensaiadas tal como se encontra descrito na Tabela 3 Tal como jaacute foi referido anteriormente
todos os ensaios aqui apresentados foram realizados a uma intensidade de corrente aplicada
de 25 A
Cada uma das diferentes condiccedilotildees experimentais ensaiadas for repetida uma ou vaacuterias
vezes Para evitar grandes variaccedilotildees no volume dos ensaios e em simultacircneo haver
determinaccedilotildees da CQO a intervalos de tempos reduzidos as amostras em cada uma das
repeticcedilotildees foram recolhidas a tempos diferentes Deste modo por vezes para um
determinado tempo temos apenas um valor do paracircmetro em estudo ao qual continuamos a
chamar incorretamente ldquomeacutediardquo e para o qual consequentemente natildeo existe desvio
padratildeo A esses valores meacutedios da CQO foram ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau Na realidade
em alguns dos casos o ajuste de uma exponencial ou equaccedilatildeo do 2ordm grau podia ter sido
conseguido com resultados igualmente bons Contudo por razotildees de consistecircncia foram
sempre ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau
Para os outros paracircmetros de anaacutelise usados neste estudo COf NT pH e condutividade as
determinaccedilotildees natildeo foram tatildeo exaustivas apesar de terem sido calculadas sempre para mais
do que um ensaio Contudo seratildeo apresentados apenas os resultados para o ensaio em que
foram recolhidas mais amostras e que portanto apresenta um maior nuacutemero de resultados
411 ndash Amostras sem diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC agraves amostras de lixiviado sem diluiccedilatildeo a pH inicial natural com
e sem agitaccedilatildeo e a pH 6 e pH 4 sem agitaccedilatildeo Nas duas sub-secccedilotildees seguintes apresentam-
se respetivamente os resultados obtidos para a variaccedilatildeo ao longo do tempo da CQO e dos
restantes paracircmetros controlados COf NT condutividade e pH
4111 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo da CQO
Ensaios a pH natural sem agitaccedilatildeo
Realizaram-se 6 ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo de forma a determinar a evoluccedilatildeo
da CQO ao longo do tempo de ensaio Os resultados obtidos encontram-se na Tabela 6 e na
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 6 que tambeacutem contecircm informaccedilatildeo relativa agrave meacutedia e ao desvio padratildeo para os
resultados obtidos nos diferentes ensaios
Tabela 6 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo com a
respetiva meacutedia e desvio padratildeo
CQO g O2L
-1
t min A B C D E F Meacutedia DP
0 1851 1758 1866 1717 1775 1799 1794 057
10 1737
1683
1710 038
20 1701 1647
1674 038
30 1571
1522
1546 035
40 1593 1465 1499
1519 066
50 1411
1411
60 1350 1336
1328 1286 1331 1326 024
80 1278 1199 1300
1259 053
100 1244 1074
938
1085 153
120 1109 951 996
823 955 967 103
130
993
993
140
796 798
797 002
150
787 724
756 045
160
783 669
726 080
170
794 722
758 051
180
697 707 584 727 679 064
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 6 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo para as amostras recolhidas no ensaio de EC a pH natural
sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios A a F realizados
Consultando a Tabela 6 podemos concluir que em meacutedia para as 3 h de ensaio foram
removidos cerca de 11 g O2L-1 o que corresponde a uma remoccedilatildeo de CQO de 62
A anaacutelise da Figura 6 permite verificar que para o tempo de 180 minutos se comeccedila a verificar
a tendecircncia para a formaccedilatildeo de um patamar na curva ajustada aos dados experimentais o que
significa que se estaacute perto de se atingir o maacuteximo de remoccedilatildeo de CQO com uma eficiecircncia
energeacutetica aceitaacutevel
Ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo
Nos 4 ensaios de EC realizados a pH natural com agitaccedilatildeo (100 rpm) cujos resultados de CQO
se encontram na Tabela 7 e na Figura 7 verifica-se tal como no caso anterior uma boa
reprodutibilidade dos resultados A curva ajustada agrave meacutedia dos resultados apresenta uma
clara tendecircncia para formar um patamar a tempo inferior ao verificado no ensaio sem
agitaccedilatildeo Este facto traduz-se numa remoccedilatildeo de CQO menor que foi aqui de apenas 36 ao
fim de 3 h
Nestes ensaios pretendia-se minimizar problemas de passivaccedilatildeo do eleacutetrodo aumentando a
eficiecircncia EC Poreacutem a remoccedilatildeo da CQO foi menor provavelmente porque a agitaccedilatildeo
destruiacutea os flocos formados
y = 5E-07x3 - 4E-05x2 - 0071x + 17896 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
A
B
C
D
E
F
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 7 ndash Resultados da variaccedilatildeo da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC
realizados a pH natural com agitaccedilatildeo
CQO g O2L-1
t min G H I J Meacutedia DP
0 1736 1817 1845 1698 1774 069
10
1800
1592 1696 147
30
1645
1529 1587 082
40 1601
1429 1515 121
60
1523 1445
1484 055
80 1381
1262 1321 084
100
1341
1212 1276 091
120 1218
1229
1224
130 1213
1125 1169 062
140 1236 1270
1253
150 1094
1087 1090
160 1086 1150
1118
170 1138 1193
1166
180 1138 1264 1196 965 1141 128
Figura 7 ndash Valores da CQO das amostras recolhidas ao longo do tempo nos ensaios de EC realizados a pH
natural com agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
y = 3E-07x3 + 8E-05x2 - 00603x + 17635 Rsup2 = 097
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
G
H
I
J
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
30
Ensaios a pH 6 sem agitaccedilatildeo
Para os 4 ensaios de EC realizadas a pH inicial 6 sem agitaccedilatildeo cujos resultados da CQO para
as amostras recolhidas se encontram na Tabela 8 e Figura 8 o pH da amostra foi ajustado
com H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC
Mais uma vez foi obtido o ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos resultados experimentais
com uma boa correlaccedilatildeo observando-se a formaccedilatildeo de um patamar para tempos superiores a
160 min A remoccedilatildeo total de CQO nas 3 h de ensaios foi de 64 ligeiramente superior ao
valor observando para o ensaio em que natildeo foi efetuada correccedilatildeo ao pH inicial da suspensatildeo
Tabela 8 ndash Resultados de CQO obtidos para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a pH 6
sem agitaccedilatildeo bem como a meacutedia e o desvio padratildeo para esses resultados
CQO g O2L
-1
t min K L M N Meacutedia DP
0 1758 1758 1848 1758 1780 045
10 1726
1758
1742 023
30
1544 1567 1555 016
40
1379
1379
60 1119
1206 1242 1189 063
80
986
1099 1043 081
100 810
904
857 066
120
831
826 828 003
130
721
721
140 647 683 733
687 043
150 624 691 719
678 049
160 628 591 731
650 073
170 630 595 707
644 057
180 635 598 689 607 632 041
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
31
Figura 8 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo par os diferentes ensaios de EC realizados a pH 6 sem
agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
Ensaios a pH 4 sem agitaccedilatildeo
Foram realizados 3 ensaios de EC a pH inicial 4 tendo-se efetuado a correccedilatildeo ao pH com
H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC Os resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO nos
diferentes ensaios encontram-se na Tabela 9 e na Figura 9 A meacutedia e o desvio padratildeo
apresentados na tabela foram calculados apenas com dois dos ensaios O e P uma vez que os
resultados obtidos no ensaio Q se afastam muito dos obtidos nos outros ensaios tal como se
pode verificar na Figura 9 Este resultado diferente ainda que com um andamento idecircntico
deve estar relacionado com algum erro experimental cometido
Uma equaccedilatildeo do 3ordm grau tambeacutem se ajusta com uma boa correlaccedilatildeo agrave meacutedia dos resultados
experimentais obtidos apresentando uma espeacutecie de patamar inicial para aleacutem do jaacute
habitual patamar final O andamento inicial da curva deve estar relacionado com a formaccedilatildeo
no iniacutecio do ensaio de partiacuteculas muito finas que vatildeo posteriormente dar origem aos
agregados que sedimentam Estas partiacuteculas finas levam mais tempo a sedimentar e
ldquocontaminamrdquo com mais facilidade as amostras recolhidas para a determinaccedilatildeo da CQO
dando origem a valores mais elevados
No cocircmputo geral a remoccedilatildeo da CQO foi inferior agrave dos outros ensaios realizados sem
agitaccedilatildeo tendo sido de 53
y = 1E-06x3 + 6E-05x2 - 01082x + 18182 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
K
L
M
N
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 9 ndash Resultados da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC realizados a pH 4
sem agitaccedilatildeo
CQO mg L-1
t min O P Q Meacutedia DP
0 1466 1342 1448 1404 067
10
1361 1491 1361 092
30
1363 1532 1363 120
40
1384
60
1074
1074
80 1071
1293 1071 157
100
813 1180 813 259
120 731
1062 731 234
130 679
679
140 721 635 1132 678 265
150 590 682
636 065
160 586 641 889 613 162
170 604 634
619 022
180 494 574 920 534 227
Figura 9 ndash Valores da CQO para as amostras recolhidas ao longo do tempo de EC para o ensaio realizado
a pH 4 sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia dos ensaios O e P
y = 2E-06x3 - 00006x2 - 00205x + 14095 Rsup2 = 098
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
O
P
Q
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
33
4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade
e pH
Na Tabela 10 e na Figura 10 encontram-se os resultados obtidos para as variaccedilotildees de COf e de
NT nos ensaios realizados a pH natural sem e com agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo As
remoccedilotildees globais de COf para as diferentes condiccedilotildees experimentais apresentam posiccedilotildees
relativas semelhantes agraves observadas para a CQO o que eacute explicado pelo facto da remoccedilatildeo da
carga orgacircnica nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo se dar essencialmente por
floculaccedilatildeocoagulaccedilatildeo com apenas uma reduzida remoccedilatildeo de carga orgacircnica por oxidaccedilatildeo
anoacutedica
Quanto agraves remoccedilotildees de azoto total satildeo bastante mais reduzidas e com um padratildeo idecircntico ao
observado pelo COf e pela CQO Esta menor remoccedilatildeo do NT pode estar relacionada com o
facto do azoto total englobar diferentes formas de azoto e o processo de EC poder ser mais
adequado para a remoccedilatildeo de algumas das formas
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH independentemente do seu valor inicial observa-se um aumento ao
longo dos ensaios sendo o valor final do pH das suspensotildees ao fim de 3 h de
aproximadamente 13 Esta subida do pH estaacute relacionada com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que
estatildeo na base da formaccedilatildeo de flocos e que iraacute levar agrave remoccedilatildeo da carga orgacircnica da
suspensatildeo
Em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo da condutividade ao longo dos ensaios observam-se que ao longo dos
ensaios realizados a diferentes condiccedilotildees experimentais sucessivos aumentos e reduccedilotildees
Estes periacuteodos devem estar relacionados respetivamente com fases de maior formaccedilatildeo de
hidroacutexidos com elevada condutividade com fases de formaccedilatildeo de flocos e consequente
precipitaccedilatildeo e reduccedilatildeo de condutividade
Tabela 10 - Remoccedilotildees de COf e de NT obtidas nos ensaios de EC a pH natural sem e com
agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo
Remoccedilatildeo COf NT
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 60 37
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo 100 rpm 50 28
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo 70 43
2611 - pH 4 - s agitaccedilatildeo 57 33
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
34
Figura 10 ndash Variaccedilatildeo da COf e NT relativos no tempo para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a)
pH natural sem agitaccedilatildeo b) pH 6 sem agitaccedilatildeo c) pH 4 sem agitaccedilatildeo d) pH natural com agitaccedilatildeo
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
Tempo minutos
pH natural com agitaccedilatildeo
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH natural
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempominutos
pH 6
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH 4
COf NT
a) b)
c) d)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 11 ndash Valores da condutividade e do pH para as amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC
realizados sem agitaccedilatildeo a) pH natural b) pH 6 e c) pH 4
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12 com o objetivo de estudar o
efeito da diluiccedilatildeo sobre a eficiecircncia do meacutetodo Na Tabela 11 e na Figura 12 encontram-se os
resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo de ensaio para os dois testes
realizados bem como a meacutedia e o desvio padratildeo dos dados recolhidos Observa-se uma
grande dispersatildeo de resultados na parte final do ensaio apoacutes 2 h que se traduz num
coeficiente de correlaccedilatildeo da equaccedilatildeo de 3ordf ordem ajustada aos dados experimentais pior
que os anteriores Para este resultado tambeacutem teraacute contribuiacutedo o facto de apenas se terem
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 6
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 4
Cond
pH
pH
a) b)
c)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
36
realizado 2 ensaios Tal como nos casos anteriores observou-se a tendecircncia para a formaccedilatildeo
de um patamar na curva ajustada para tempos superiores a 2 h
Apesar da remoccedilatildeo da CQO ter sido de cerca de 72 valor mais elevado do que nos ensaios
sem diluiccedilatildeo note-se que a remoccedilatildeo absoluta de CQO for muito inferior tendo sido cerca de
6 g Lmdash1 quando nos casos anteriores se tinham observado valores superiores a 11 g Lmdash1
Tabela 11 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
CQO g O2L
-1
t min R S Meacutedia DP
0 785 900 843 081
10
866 866
30 601 669 635 049
60
538 538
100 379 449 414 050
120 293
293
130 270
270
140 281 350 315 049
150 201 346 273 102
160 200 360 280 114
170 197 382 290 131
180 162 314 238 108
Figura 12 ndash Variaccedilatildeo da CQO das amostras recolhidas ao longo da EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
y = -8E-08x3 + 00002x2 - 00704x + 8727 Rsup2 = 098
00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
R
S
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Quanto agrave variaccedilatildeo do pH ao longo dos ensaios (Figura 13) foi idecircntica agrave dos ensaios sem
diluiccedilatildeo ie aumentou durante o ensaio ateacute atingir o valor de aproximadamente 13 e
mantendo-se nesse valor ateacute ao fim do ensaio A variaccedilatildeo da condutividade (Figura 13)
apresentou tambeacutem um comportamento semelhante ao dos ensaios sem diluiccedilatildeo embora com
variaccedilotildees menos bruscas o que eacute normal pois a concentraccedilatildeo de poluentes existentes e
hidroacutexidos formados estaacute reduzida a metade
Figura 13 ndash Variaccedilatildeo da condutividade e do pH ao longo EC realizado a pH natural com diluiccedilatildeo de 12
sem agitaccedilatildeo
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados
Na Figura 14 comparam-se as remoccedilotildees relativas de CQO de COf e de NT para os ensaios
realizados a diferentes valores de pH inicial sem agitaccedilatildeo Verifica-se que as maiores
remoccedilotildees de CQO foram obtidas para pH inicial natural e 6 A este uacuteltimo pH tambeacutem se
observaram as maiores remoccedilotildees absolutas de COf e de TN
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural com diluiccedilatildeo
Cond pH
pH
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 14 - Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e NT obtidas apoacutes 3h de tratamento de EC a pH
inicial natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo
Quando se comparam os ensaios realizados a pH natural com e sem agitaccedilatildeo (Figura 15)
observam-se remoccedilotildees absolutas de CQO de COf e de NT superiores para o ensaio realizado
sem agitaccedilatildeo Efetivamente a agitaccedilatildeo parece natildeo favorecer a formaccedilatildeo dos flocos ou
mesmo provocar a sua desagregaccedilatildeo
Aparentemente o facto de diluir o lixiviado original antes de efetuar o ensaio de
eletrocoagulaccedilatildeo tambeacutem natildeo introduz alteraccedilotildees positivas nos resultados pois a diluiccedilatildeo
leva a que as remoccedilotildees absolutas dos paracircmetros em anaacutelise decresccedilam significativamente
(Figura 16) O efeito da concentraccedilatildeo parece ser de extrema importacircncia sendo que quando
a concentraccedilatildeo eacute superior se devem formar flocos com massa criacutetica para sedimentarem com
maior facilidade
Na Figura 17 faz-se uma anaacutelise da remoccedilatildeo absoluta da CQO nas diferentes horas de ensaio
para os testes realizados a diferentes valores de pH inicial com e sem agitaccedilatildeo Verifica-se
que
A pH natural sem agitaccedilatildeo a remoccedilatildeo da CQO eacute a mais regular ao longo do tempo
Para os ensaios realizados a pH inicial 4 e 6 a remoccedilatildeo para a 3ordf hora eacute bastante
inferior agraves remoccedilotildees obtidas para as duas primeiras horas
Nos ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo a remoccedilatildeo durante a 3ordf hora eacute
miacutenima natildeo se justificando o prolongamento do ensaio para aleacutem de 2 h
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
39
verificamos uma remoccedilatildeo mais elevada da CQO na primeira hora de ensaio a pH 6 sem
agitaccedilatildeo Relativamente agrave segunda hora natildeo se verifica diferenccedilas significativas No entanto
na 3ordf hora verifica-se uma maior remoccedilatildeo no ensaio a pH natural sem agitaccedilatildeo
Figura 15 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC a pH inicial
natural com e sem agitaccedilatildeo
Figura 16 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC realizada a pH
inicial natural com e sem diluiccedilatildeo da amostra inicial
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 11 - pH natural - c agitaccedilatildeo 100 rpm
X0-X
CQO
COf
NT
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 12 - pH natural - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
40
Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
41
Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
42
Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
43
Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
44
Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
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1 Na coagulaccedilatildeo quiacutemica a hidroacutelise de sais metaacutelicos conduz a uma diminuiccedilatildeo do pH
sendo sempre necessaacuterio corrigir o pH do efluente A coagulaccedilatildeo quiacutemica eacute altamente
sensiacutevel agraves variaccedilotildees do pH e uma coagulaccedilatildeo eficaz eacute obtida a pH 6-7 Na
eletrocoagulaccedilatildeo o efeito da neutralizaccedilatildeo torna-se efetivo numa gama ampla de pH
entre 4 e 9
2 Os flocos formados pela EC apesar de similares aos da CQ tendem a ser maiores
contendo menos ligaccedilotildees com a aacutegua sendo resistentes ao aacutecido e muito mais
estaacuteveis A CQ eacute sempre seguida de uma sedimentaccedilatildeo e uma filtraccedilatildeo enquanto que
o processo de EC pode ser seguido pela sedimentaccedilatildeo ou flutuaccedilatildeo naturais As bolhas
de gaacutes produzidas durante a eletroacutelise podem levar os poluentes para a superfiacutecie da
soluccedilatildeo onde podem ser mais facilmente concentrados e removidos
3 As lamas formadas pela EC satildeo facilmente fixaacuteveis e faacuteceis de separar da aacutegua porque
satildeo compostas maioritariamente de oacutexidoshidroacutexidos metaacutelicos Apesar disto esta eacute
uma teacutecnica de baixa produccedilatildeo de lamas
4 O uso de produtos quiacutemicos eacute evitado no processo de EC Assim natildeo eacute preciso
neutralizar o excesso de quiacutemicos e eacute evitada uma poluiccedilatildeo secundaacuteria causada por
substacircncias quiacutemicas que satildeo adicionadas pois na EC apenas se verifica a
solubilizaccedilatildeo dos acircnodos
5 O processo de EC tem a vantagem de tratar o efluente com temperaturas baixas e
baixa turvaccedilatildeo Nestas condiccedilotildees a CQ tem dificuldade em encontrar um resultado
satisfatoacuterio
6 A EC requer equipamento simples e eacute faacutecil de operar
As principais desvantagens da EC satildeo (Martiacutenez-Huitle and Brillas 2009)
Passivaccedilatildeo do acircnodo pela deposiccedilatildeo de lamas nos eleacutectrodos que pode inibir o
processo eletroliacutetico no modo de operaccedilatildeo contiacutenuo
Altas concentraccedilotildees de iotildees ferro e alumiacutenio no efluente que tecircm que ser removidas
posteriormente
Na Figura 3 apresenta-se um esquema do mecanismo reacional de eletrocoagulaccedilatildeo
eletrofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 3 - Esquema do processo de eletrocoagulaccedilatildeo (adaptado de Mollah et al 2004)
A eletrocoagulaccedilatildeo eacute eficiente na remoccedilatildeo de soacutelidos suspensos bem como oacuteleos e gorduras
Provou-se ser eficaz no tratamento de aacutegua potaacutevel para operaccedilotildees marinhas e mesmo para o
abastecimento de aacutegua para processos industriais (Chen 2004)
Oxidaccedilatildeo Eletroquiacutemica
A oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica tem sido amplamente investigada como um meio eficaz de controlo
de poluiccedilatildeo da aacutegua e no tratamento de aacuteguas residuais Uma vantagem importante da
oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute oxidar poluentes orgacircnicos em CO2 e aacutegua a fim de evitar um
problema de mudanccedila de uma fase para outra dos contaminantes Tambeacutem a operaccedilatildeo a
temperatura ambiente e pressatildeo atmosfeacuterica impede volatilizaccedilatildeo e a descarga dos resiacuteduos
que natildeo satildeo tratados e a reaccedilatildeo pode ser simplesmente terminada (Deng and Englehardt
2007) O processo de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute particularmente interessante uma vez que os
eletrotildees fornecidos permitem uma versaacutetil eficiente facilmente automatizaacutevel e limpa
tecnologia (Panizza et al 2010)
Nos uacuteltimos anos os processos oxidativos avanccedilados (POA) tecircm sido propostos como uma
alternativa eficiente e emergente para o tratamento de efluentes que contecircm poluentes
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
19
toacutexicos ou refrataacuterios Muitos processos tais como oxidaccedilatildeo de Fenton ozonizaccedilatildeo oxidaccedilatildeo
eletroquiacutemica e os seus processos combinados foram investigados (Zhou et al 2011)
Durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica os poluentes podem ser oxidados quer diretamente como
indiretamente (Deng and Englehardt 2007 Primo et al 2009 Zhang et al 2011) isto eacute no
acircnodo alguns compostos podem ser diretamente oxidados Aleacutem disso reaccedilotildees de oxidaccedilatildeo
podem ocorrer no seio da soluccedilatildeo atraveacutes de espeacutecies oxidantes geradas electroliticamente
Propotildee-se que a degradaccedilatildeo de amoniacuteaco ocorre principalmente devido ao processo de
oxidaccedilatildeo indirecta na presenccedila de iotildees cloreto No entanto a oxidaccedilatildeo de amoniacuteaco pode
levar a formaccedilatildeo de iotildees nitrato (Primo et al 2009)
A Figura 4 ilustra os diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo (Anglaba et al 2009)
Figura 4 - Diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica (a) oxidaccedilatildeo directa e (b) oxidaccedilatildeo indirecta (adaptado de Anglada et al 2009)
Na oxidaccedilatildeo direta os poluentes satildeo destruiacutedos diretamente na superfiacutecie do acircnodo e pode
tomar duas vias diferentes
Conversatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo apenas parcialmente oxidados (reaccedilatildeo
8) podendo ser necessaacuterio um tratamento subsequente
(8)
Combustatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo transformados em aacutegua dioacutexido de
carbono inorgacircnicos e outros componentes (reaccedilatildeo 9)
(9)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
20
Na oxidaccedilatildeo indireta onde um mediador (HClO H2S2O8 HO e outros) eacute eletroquimicamente
gerado para efetuar a oxidaccedilatildeo (Deng and Englehardt 2007 Anglada et al 2009) As reaccedilotildees
responsaacuteveis pela oxidaccedilatildeo indireta durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica satildeo as seguintes (Deng
and Englehardt 2007)
Reaccedilotildees anoacutedicas
(10)
(11)
(12)
Reaccedilotildees no seio da soluccedilatildeo
(13)
(14)
Reaccedilotildees catoacutedicas
(15)
(16)
Eletro-Fenton
Existem sistemas hiacutebridos que consistem em processos de oxidaccedilatildeo diferentes tais como
oxidaccedilatildeo Fenton sendo um meacutetodo frequentemente usado com o objetivo de aumentara
eficiecircncia dos meacutetodos eletroquiacutemicos (Atmaca 2009)
O processo Fenton tem atraiacutedo grande interesse devido agrave sua capacidade de gerar radicais
hidroxilo (HO) atraveacutes da decomposiccedilatildeo de H2O2 por Fe2+ em condiccedilotildees aacutecidas Aleacutem disso
pode ser aplicada a uma vasta gama de poluentes orgacircnicos devido agrave sua simplicidade e
facilidade de aplicaccedilatildeo em condiccedilotildees suaves de temperatura e pressatildeo A eficiecircncia deste
processo pode ser consideravelmente melhorada pela aplicaccedilatildeo de eletricidade para gerar
radicais HO adicionais chamando assim processo eletro-Fenton O processo eletro-Fenton
inclui as vantagens combinadas de eletroquiacutemica e os meacutetodos de tratamento Fenton Este
processo permite a produccedilatildeo de mais radicais HO sendo reforccedilada a oxidaccedilatildeo dos compostos
orgacircnicos Em meio aacutecido o poder oxidante de H2O2 pode ser melhorado com o meacutetodo
eletro-Fenton onde uma pequena quantidade de Fe2+ eacute adicionada como catalisador na
soluccedilatildeo contaminada para gerar HO e Fe3+ das reaccedilotildees de Fenton (Mohajeri et al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
21
Capiacutetulo 3 ndash Materiais e Meacutetodos
O efluente utilizado neste trabalho foi recolhido agrave entrada do tratamento bioloacutegico numa
ETRS A amostra recolhida foi caraterizada tendo em conta os seguintes paracircmetros CQO
COf soacutelidos totais (ST) soacutelidos suspensos (SS) soacutelidos dissolvidos (SD) azoto amoniacal (N-
NH3) e azoto de Kjeldhal (NTK) Todas as anaacutelises foram efetuadas de acordo com o Standard
Methods encontrando-se as teacutecnicas usadas respectivamente nos anexos 1 a 3 Durante os
ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo forma recolhidas amostras agraves quais foram efetuadas as seguintes
anaacutelises CQO Carbono Orgacircnico Filtrado (COf) Azoto Total (NT) pH e condutividade
Nos pontos seguintes descrevem-se os reagentes os meacutetodos e as teacutecnicas utilizadas ao longo
do trabalho
31 ndash Reagentes
Na Tabela 2 encontram-se listados os reagentes usados para as vaacuterias determinaccedilotildees
analiacuteticas bem como o seu grau de pureza e marca
Tabela 2 ndash Reagentes utilizados na eletrocoagulaccedilatildeo e nos meacutetodos de anaacutelise
Reagentes Grau de Pureza Marca
Ensaios de EC e
determinaccedilotildees COf H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
CQO
K2Cr2O7 99 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
Ag2SO4 985 Carlo Erba
HgSO4 99 Fluka
FeH20N2O14S2 995 Merck
N-NH3 e TKN
NaOH 98 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
H3BO3 998 Panreac
K2SO4 998 AnalaR NORMAPUR
CuSO4 99-1005 Merck
Na2S2O3 1004 AnalaR NORMAPUR
Na2B4O7middot10H2O 995-105 Scharlau
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
22
32 ndash Paracircmetros de Controlo
Todos os paracircmetros de controlo foram determinados de acordo os meacutetodos que se encontram
nos anexos 1 a 3
Carecircncia Quiacutemica de Oxigeacutenio
A CQO foi determinada em todas as amostras apoacutes o ensaio de EC A determinaccedilatildeo foi atraveacutes
do meacutetodo tritrimeacutetrico em refluxo fechado (anexo 1)
O digestor utilizado foi um Spectroquant TR 420 e o titulador automaacutetico foi da Metrohm 876
Dosimat plus
Carbono Orgacircnico filtrado e Azoto total
O COf e o azoto total foram determinados em todas as amostras apoacutes o tratamento de EC
utilizando o equipamento Total Organic Carbon Analyzer da Shimadzu TOC-V CSH O meacutetodo
usado para determinar este paracircmetro foi o meacutetodo da combustatildeo a alta temperatura Antes
de proceder agrave medida do COf no referido aparelho as amostras da EC foram filtradas com
filtros de 1 μm e acidificadas com H2SO4 de forma a atingir pH 3 ndash 4
pH
Mediu-se o pH das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC no equipamento pHmeter
HI 931400
Condutividade
As medidas de condutividade das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC foram
efetuadas com um condutiviacutemetro Mettler Toledo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
23
33 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Apoacutes a caraterizaccedilatildeo inicial das amostras realizaram-se os ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo com
o objetivo de precipitar a mateacuteria suspensa e dissolvida existente no lixiviado Numa
primeira fase de tratamento com EC foram feitos ensaios de otimizaccedilatildeo das condiccedilotildees a
aplicar tendo-se variado primeiro a diferenccedila de potencial aplicada (entre 6 e 12 V)
Verificou-se que natildeo havia uma boa reprodutibilidade das condiccedilotildees experimentais pelo que
se passou a aplicar uma intensidade de corrente constante 25 A apresentando-se nesta
dissertaccedilatildeo apenas estes uacuteltimos resultados Foram realizados ensaios de 3 horas a pH
natural pH 6 e a pH 4 com agitaccedilatildeo (100 rpm) e sem agitaccedilatildeo com diluiccedilatildeo (12) e sem
diluiccedilatildeo A Fabela 3 apresenta um resumo dos ensaios realizados Todos os ensaios foram
repetidos tendo sido efetuados dois a cinco ensaios para cada condiccedilatildeo experimental a
testar e as amostras recolhidas a intervalos de tempo diferentes para inferir da
reprodutibilidade dos resultados experimentais O tratamento foi realizado com acircnodos e
caacutetodos de ferro ambos com aacutereas de 40 cm2 A Figura 5 ilustra o esquema de montagem
experimental usada na EC
Figura 5 - Montagem experimental usada no tratamento de EC Legenda 1 ndash Fonte de alimentaccedilatildeo
2 ndash Eleacutetrodos de ferro 3 ndash Ceacutelula contendo o lixiviado 4 ndash Agitador magneacutetico 5 ndash Placa de agitaccedilatildeo
0000
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 3 ndash Resumo das vaacuterias condiccedilotildees aplicadas ao longo dos ensaios realizados com uma intensidade
de corrente aplicada de 25 A
Diluiccedilatildeo Agitaccedilatildeo pH inicial
11
sem 4
sem 6
sem natural (83)
Com (100 rpm) natural (8hellip)
12 sem natural (83)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
25
Capiacutetulo 4 ndash Resultados e Discussatildeo
Este capiacutetulo encontra-se dividido em duas partes a primeira onde satildeo apresentados os
resultados obtidos nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo das amostras de lixiviado e a segunda
que conteacutem caacutelculos relacionados com remoccedilotildees especiacuteficas de carga orgacircnica por consumo
de ferro e de energia eleacutetrica
As amostras utilizadas neste estudo foram obtidas no aterro sanitaacuterio da Resistrela na
Capinha Concelho do Fundatildeo As amostras foram recolhidas no tanque de equalizaccedilatildeo agrave
entrada do tratamento bioloacutegico aiacute existente em Fevereiro de 2012 Nas Tabelas 4 e 5
apresentam-se os resultados obtidos na caracterizaccedilatildeo da amostra recolhida Para a
determinaccedilatildeo da CQO e do COf foram ensaiadas diferentes diluiccedilotildees tendo-se verificado que
as mais adequadas eram respetivamente 150 e 1200 Esta eacute uma amostra tiacutepica de um
lixiviado novo dada a sua CQO
Tabela 4 ndash Resultados de CQO e COf obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Diluiccedilatildeo CQO CQO mg O2L-1 Diluiccedilatildeo COf COf mgL-1
150 17622
1100 7196
125 17517
120 17515 1200 7310
110 10325
Tabela 5 ndash Resultados de condutividade pH ST SS SD azoto amoniacal e azoto total de Kjeldahl
obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Condutividade (15 ordmC) mscm-1 pH STgL-1 SSgL-1 SDgL-1 N-NH3
mgL-1
NTK
mgL-1
294 837 2370 115 2270 4485 5141
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
26
41 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Nesta secccedilatildeo encontram-se os resultados obtidos para as diferentes condiccedilotildees experimentais
ensaiadas tal como se encontra descrito na Tabela 3 Tal como jaacute foi referido anteriormente
todos os ensaios aqui apresentados foram realizados a uma intensidade de corrente aplicada
de 25 A
Cada uma das diferentes condiccedilotildees experimentais ensaiadas for repetida uma ou vaacuterias
vezes Para evitar grandes variaccedilotildees no volume dos ensaios e em simultacircneo haver
determinaccedilotildees da CQO a intervalos de tempos reduzidos as amostras em cada uma das
repeticcedilotildees foram recolhidas a tempos diferentes Deste modo por vezes para um
determinado tempo temos apenas um valor do paracircmetro em estudo ao qual continuamos a
chamar incorretamente ldquomeacutediardquo e para o qual consequentemente natildeo existe desvio
padratildeo A esses valores meacutedios da CQO foram ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau Na realidade
em alguns dos casos o ajuste de uma exponencial ou equaccedilatildeo do 2ordm grau podia ter sido
conseguido com resultados igualmente bons Contudo por razotildees de consistecircncia foram
sempre ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau
Para os outros paracircmetros de anaacutelise usados neste estudo COf NT pH e condutividade as
determinaccedilotildees natildeo foram tatildeo exaustivas apesar de terem sido calculadas sempre para mais
do que um ensaio Contudo seratildeo apresentados apenas os resultados para o ensaio em que
foram recolhidas mais amostras e que portanto apresenta um maior nuacutemero de resultados
411 ndash Amostras sem diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC agraves amostras de lixiviado sem diluiccedilatildeo a pH inicial natural com
e sem agitaccedilatildeo e a pH 6 e pH 4 sem agitaccedilatildeo Nas duas sub-secccedilotildees seguintes apresentam-
se respetivamente os resultados obtidos para a variaccedilatildeo ao longo do tempo da CQO e dos
restantes paracircmetros controlados COf NT condutividade e pH
4111 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo da CQO
Ensaios a pH natural sem agitaccedilatildeo
Realizaram-se 6 ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo de forma a determinar a evoluccedilatildeo
da CQO ao longo do tempo de ensaio Os resultados obtidos encontram-se na Tabela 6 e na
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
27
Figura 6 que tambeacutem contecircm informaccedilatildeo relativa agrave meacutedia e ao desvio padratildeo para os
resultados obtidos nos diferentes ensaios
Tabela 6 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo com a
respetiva meacutedia e desvio padratildeo
CQO g O2L
-1
t min A B C D E F Meacutedia DP
0 1851 1758 1866 1717 1775 1799 1794 057
10 1737
1683
1710 038
20 1701 1647
1674 038
30 1571
1522
1546 035
40 1593 1465 1499
1519 066
50 1411
1411
60 1350 1336
1328 1286 1331 1326 024
80 1278 1199 1300
1259 053
100 1244 1074
938
1085 153
120 1109 951 996
823 955 967 103
130
993
993
140
796 798
797 002
150
787 724
756 045
160
783 669
726 080
170
794 722
758 051
180
697 707 584 727 679 064
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 6 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo para as amostras recolhidas no ensaio de EC a pH natural
sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios A a F realizados
Consultando a Tabela 6 podemos concluir que em meacutedia para as 3 h de ensaio foram
removidos cerca de 11 g O2L-1 o que corresponde a uma remoccedilatildeo de CQO de 62
A anaacutelise da Figura 6 permite verificar que para o tempo de 180 minutos se comeccedila a verificar
a tendecircncia para a formaccedilatildeo de um patamar na curva ajustada aos dados experimentais o que
significa que se estaacute perto de se atingir o maacuteximo de remoccedilatildeo de CQO com uma eficiecircncia
energeacutetica aceitaacutevel
Ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo
Nos 4 ensaios de EC realizados a pH natural com agitaccedilatildeo (100 rpm) cujos resultados de CQO
se encontram na Tabela 7 e na Figura 7 verifica-se tal como no caso anterior uma boa
reprodutibilidade dos resultados A curva ajustada agrave meacutedia dos resultados apresenta uma
clara tendecircncia para formar um patamar a tempo inferior ao verificado no ensaio sem
agitaccedilatildeo Este facto traduz-se numa remoccedilatildeo de CQO menor que foi aqui de apenas 36 ao
fim de 3 h
Nestes ensaios pretendia-se minimizar problemas de passivaccedilatildeo do eleacutetrodo aumentando a
eficiecircncia EC Poreacutem a remoccedilatildeo da CQO foi menor provavelmente porque a agitaccedilatildeo
destruiacutea os flocos formados
y = 5E-07x3 - 4E-05x2 - 0071x + 17896 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
A
B
C
D
E
F
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 7 ndash Resultados da variaccedilatildeo da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC
realizados a pH natural com agitaccedilatildeo
CQO g O2L-1
t min G H I J Meacutedia DP
0 1736 1817 1845 1698 1774 069
10
1800
1592 1696 147
30
1645
1529 1587 082
40 1601
1429 1515 121
60
1523 1445
1484 055
80 1381
1262 1321 084
100
1341
1212 1276 091
120 1218
1229
1224
130 1213
1125 1169 062
140 1236 1270
1253
150 1094
1087 1090
160 1086 1150
1118
170 1138 1193
1166
180 1138 1264 1196 965 1141 128
Figura 7 ndash Valores da CQO das amostras recolhidas ao longo do tempo nos ensaios de EC realizados a pH
natural com agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
y = 3E-07x3 + 8E-05x2 - 00603x + 17635 Rsup2 = 097
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
G
H
I
J
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Ensaios a pH 6 sem agitaccedilatildeo
Para os 4 ensaios de EC realizadas a pH inicial 6 sem agitaccedilatildeo cujos resultados da CQO para
as amostras recolhidas se encontram na Tabela 8 e Figura 8 o pH da amostra foi ajustado
com H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC
Mais uma vez foi obtido o ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos resultados experimentais
com uma boa correlaccedilatildeo observando-se a formaccedilatildeo de um patamar para tempos superiores a
160 min A remoccedilatildeo total de CQO nas 3 h de ensaios foi de 64 ligeiramente superior ao
valor observando para o ensaio em que natildeo foi efetuada correccedilatildeo ao pH inicial da suspensatildeo
Tabela 8 ndash Resultados de CQO obtidos para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a pH 6
sem agitaccedilatildeo bem como a meacutedia e o desvio padratildeo para esses resultados
CQO g O2L
-1
t min K L M N Meacutedia DP
0 1758 1758 1848 1758 1780 045
10 1726
1758
1742 023
30
1544 1567 1555 016
40
1379
1379
60 1119
1206 1242 1189 063
80
986
1099 1043 081
100 810
904
857 066
120
831
826 828 003
130
721
721
140 647 683 733
687 043
150 624 691 719
678 049
160 628 591 731
650 073
170 630 595 707
644 057
180 635 598 689 607 632 041
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Figura 8 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo par os diferentes ensaios de EC realizados a pH 6 sem
agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
Ensaios a pH 4 sem agitaccedilatildeo
Foram realizados 3 ensaios de EC a pH inicial 4 tendo-se efetuado a correccedilatildeo ao pH com
H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC Os resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO nos
diferentes ensaios encontram-se na Tabela 9 e na Figura 9 A meacutedia e o desvio padratildeo
apresentados na tabela foram calculados apenas com dois dos ensaios O e P uma vez que os
resultados obtidos no ensaio Q se afastam muito dos obtidos nos outros ensaios tal como se
pode verificar na Figura 9 Este resultado diferente ainda que com um andamento idecircntico
deve estar relacionado com algum erro experimental cometido
Uma equaccedilatildeo do 3ordm grau tambeacutem se ajusta com uma boa correlaccedilatildeo agrave meacutedia dos resultados
experimentais obtidos apresentando uma espeacutecie de patamar inicial para aleacutem do jaacute
habitual patamar final O andamento inicial da curva deve estar relacionado com a formaccedilatildeo
no iniacutecio do ensaio de partiacuteculas muito finas que vatildeo posteriormente dar origem aos
agregados que sedimentam Estas partiacuteculas finas levam mais tempo a sedimentar e
ldquocontaminamrdquo com mais facilidade as amostras recolhidas para a determinaccedilatildeo da CQO
dando origem a valores mais elevados
No cocircmputo geral a remoccedilatildeo da CQO foi inferior agrave dos outros ensaios realizados sem
agitaccedilatildeo tendo sido de 53
y = 1E-06x3 + 6E-05x2 - 01082x + 18182 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
K
L
M
N
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 9 ndash Resultados da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC realizados a pH 4
sem agitaccedilatildeo
CQO mg L-1
t min O P Q Meacutedia DP
0 1466 1342 1448 1404 067
10
1361 1491 1361 092
30
1363 1532 1363 120
40
1384
60
1074
1074
80 1071
1293 1071 157
100
813 1180 813 259
120 731
1062 731 234
130 679
679
140 721 635 1132 678 265
150 590 682
636 065
160 586 641 889 613 162
170 604 634
619 022
180 494 574 920 534 227
Figura 9 ndash Valores da CQO para as amostras recolhidas ao longo do tempo de EC para o ensaio realizado
a pH 4 sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia dos ensaios O e P
y = 2E-06x3 - 00006x2 - 00205x + 14095 Rsup2 = 098
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
O
P
Q
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
33
4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade
e pH
Na Tabela 10 e na Figura 10 encontram-se os resultados obtidos para as variaccedilotildees de COf e de
NT nos ensaios realizados a pH natural sem e com agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo As
remoccedilotildees globais de COf para as diferentes condiccedilotildees experimentais apresentam posiccedilotildees
relativas semelhantes agraves observadas para a CQO o que eacute explicado pelo facto da remoccedilatildeo da
carga orgacircnica nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo se dar essencialmente por
floculaccedilatildeocoagulaccedilatildeo com apenas uma reduzida remoccedilatildeo de carga orgacircnica por oxidaccedilatildeo
anoacutedica
Quanto agraves remoccedilotildees de azoto total satildeo bastante mais reduzidas e com um padratildeo idecircntico ao
observado pelo COf e pela CQO Esta menor remoccedilatildeo do NT pode estar relacionada com o
facto do azoto total englobar diferentes formas de azoto e o processo de EC poder ser mais
adequado para a remoccedilatildeo de algumas das formas
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH independentemente do seu valor inicial observa-se um aumento ao
longo dos ensaios sendo o valor final do pH das suspensotildees ao fim de 3 h de
aproximadamente 13 Esta subida do pH estaacute relacionada com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que
estatildeo na base da formaccedilatildeo de flocos e que iraacute levar agrave remoccedilatildeo da carga orgacircnica da
suspensatildeo
Em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo da condutividade ao longo dos ensaios observam-se que ao longo dos
ensaios realizados a diferentes condiccedilotildees experimentais sucessivos aumentos e reduccedilotildees
Estes periacuteodos devem estar relacionados respetivamente com fases de maior formaccedilatildeo de
hidroacutexidos com elevada condutividade com fases de formaccedilatildeo de flocos e consequente
precipitaccedilatildeo e reduccedilatildeo de condutividade
Tabela 10 - Remoccedilotildees de COf e de NT obtidas nos ensaios de EC a pH natural sem e com
agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo
Remoccedilatildeo COf NT
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 60 37
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo 100 rpm 50 28
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo 70 43
2611 - pH 4 - s agitaccedilatildeo 57 33
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 10 ndash Variaccedilatildeo da COf e NT relativos no tempo para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a)
pH natural sem agitaccedilatildeo b) pH 6 sem agitaccedilatildeo c) pH 4 sem agitaccedilatildeo d) pH natural com agitaccedilatildeo
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
Tempo minutos
pH natural com agitaccedilatildeo
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH natural
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempominutos
pH 6
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH 4
COf NT
a) b)
c) d)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 11 ndash Valores da condutividade e do pH para as amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC
realizados sem agitaccedilatildeo a) pH natural b) pH 6 e c) pH 4
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12 com o objetivo de estudar o
efeito da diluiccedilatildeo sobre a eficiecircncia do meacutetodo Na Tabela 11 e na Figura 12 encontram-se os
resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo de ensaio para os dois testes
realizados bem como a meacutedia e o desvio padratildeo dos dados recolhidos Observa-se uma
grande dispersatildeo de resultados na parte final do ensaio apoacutes 2 h que se traduz num
coeficiente de correlaccedilatildeo da equaccedilatildeo de 3ordf ordem ajustada aos dados experimentais pior
que os anteriores Para este resultado tambeacutem teraacute contribuiacutedo o facto de apenas se terem
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 6
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 4
Cond
pH
pH
a) b)
c)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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realizado 2 ensaios Tal como nos casos anteriores observou-se a tendecircncia para a formaccedilatildeo
de um patamar na curva ajustada para tempos superiores a 2 h
Apesar da remoccedilatildeo da CQO ter sido de cerca de 72 valor mais elevado do que nos ensaios
sem diluiccedilatildeo note-se que a remoccedilatildeo absoluta de CQO for muito inferior tendo sido cerca de
6 g Lmdash1 quando nos casos anteriores se tinham observado valores superiores a 11 g Lmdash1
Tabela 11 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
CQO g O2L
-1
t min R S Meacutedia DP
0 785 900 843 081
10
866 866
30 601 669 635 049
60
538 538
100 379 449 414 050
120 293
293
130 270
270
140 281 350 315 049
150 201 346 273 102
160 200 360 280 114
170 197 382 290 131
180 162 314 238 108
Figura 12 ndash Variaccedilatildeo da CQO das amostras recolhidas ao longo da EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
y = -8E-08x3 + 00002x2 - 00704x + 8727 Rsup2 = 098
00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
R
S
Meacutedia
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Quanto agrave variaccedilatildeo do pH ao longo dos ensaios (Figura 13) foi idecircntica agrave dos ensaios sem
diluiccedilatildeo ie aumentou durante o ensaio ateacute atingir o valor de aproximadamente 13 e
mantendo-se nesse valor ateacute ao fim do ensaio A variaccedilatildeo da condutividade (Figura 13)
apresentou tambeacutem um comportamento semelhante ao dos ensaios sem diluiccedilatildeo embora com
variaccedilotildees menos bruscas o que eacute normal pois a concentraccedilatildeo de poluentes existentes e
hidroacutexidos formados estaacute reduzida a metade
Figura 13 ndash Variaccedilatildeo da condutividade e do pH ao longo EC realizado a pH natural com diluiccedilatildeo de 12
sem agitaccedilatildeo
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados
Na Figura 14 comparam-se as remoccedilotildees relativas de CQO de COf e de NT para os ensaios
realizados a diferentes valores de pH inicial sem agitaccedilatildeo Verifica-se que as maiores
remoccedilotildees de CQO foram obtidas para pH inicial natural e 6 A este uacuteltimo pH tambeacutem se
observaram as maiores remoccedilotildees absolutas de COf e de TN
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural com diluiccedilatildeo
Cond pH
pH
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Figura 14 - Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e NT obtidas apoacutes 3h de tratamento de EC a pH
inicial natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo
Quando se comparam os ensaios realizados a pH natural com e sem agitaccedilatildeo (Figura 15)
observam-se remoccedilotildees absolutas de CQO de COf e de NT superiores para o ensaio realizado
sem agitaccedilatildeo Efetivamente a agitaccedilatildeo parece natildeo favorecer a formaccedilatildeo dos flocos ou
mesmo provocar a sua desagregaccedilatildeo
Aparentemente o facto de diluir o lixiviado original antes de efetuar o ensaio de
eletrocoagulaccedilatildeo tambeacutem natildeo introduz alteraccedilotildees positivas nos resultados pois a diluiccedilatildeo
leva a que as remoccedilotildees absolutas dos paracircmetros em anaacutelise decresccedilam significativamente
(Figura 16) O efeito da concentraccedilatildeo parece ser de extrema importacircncia sendo que quando
a concentraccedilatildeo eacute superior se devem formar flocos com massa criacutetica para sedimentarem com
maior facilidade
Na Figura 17 faz-se uma anaacutelise da remoccedilatildeo absoluta da CQO nas diferentes horas de ensaio
para os testes realizados a diferentes valores de pH inicial com e sem agitaccedilatildeo Verifica-se
que
A pH natural sem agitaccedilatildeo a remoccedilatildeo da CQO eacute a mais regular ao longo do tempo
Para os ensaios realizados a pH inicial 4 e 6 a remoccedilatildeo para a 3ordf hora eacute bastante
inferior agraves remoccedilotildees obtidas para as duas primeiras horas
Nos ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo a remoccedilatildeo durante a 3ordf hora eacute
miacutenima natildeo se justificando o prolongamento do ensaio para aleacutem de 2 h
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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verificamos uma remoccedilatildeo mais elevada da CQO na primeira hora de ensaio a pH 6 sem
agitaccedilatildeo Relativamente agrave segunda hora natildeo se verifica diferenccedilas significativas No entanto
na 3ordf hora verifica-se uma maior remoccedilatildeo no ensaio a pH natural sem agitaccedilatildeo
Figura 15 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC a pH inicial
natural com e sem agitaccedilatildeo
Figura 16 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC realizada a pH
inicial natural com e sem diluiccedilatildeo da amostra inicial
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 11 - pH natural - c agitaccedilatildeo 100 rpm
X0-X
CQO
COf
NT
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 12 - pH natural - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
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Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
47
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Purification Technology 78 290-297 2011
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
48
Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
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Figura 3 - Esquema do processo de eletrocoagulaccedilatildeo (adaptado de Mollah et al 2004)
A eletrocoagulaccedilatildeo eacute eficiente na remoccedilatildeo de soacutelidos suspensos bem como oacuteleos e gorduras
Provou-se ser eficaz no tratamento de aacutegua potaacutevel para operaccedilotildees marinhas e mesmo para o
abastecimento de aacutegua para processos industriais (Chen 2004)
Oxidaccedilatildeo Eletroquiacutemica
A oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica tem sido amplamente investigada como um meio eficaz de controlo
de poluiccedilatildeo da aacutegua e no tratamento de aacuteguas residuais Uma vantagem importante da
oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute oxidar poluentes orgacircnicos em CO2 e aacutegua a fim de evitar um
problema de mudanccedila de uma fase para outra dos contaminantes Tambeacutem a operaccedilatildeo a
temperatura ambiente e pressatildeo atmosfeacuterica impede volatilizaccedilatildeo e a descarga dos resiacuteduos
que natildeo satildeo tratados e a reaccedilatildeo pode ser simplesmente terminada (Deng and Englehardt
2007) O processo de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica eacute particularmente interessante uma vez que os
eletrotildees fornecidos permitem uma versaacutetil eficiente facilmente automatizaacutevel e limpa
tecnologia (Panizza et al 2010)
Nos uacuteltimos anos os processos oxidativos avanccedilados (POA) tecircm sido propostos como uma
alternativa eficiente e emergente para o tratamento de efluentes que contecircm poluentes
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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toacutexicos ou refrataacuterios Muitos processos tais como oxidaccedilatildeo de Fenton ozonizaccedilatildeo oxidaccedilatildeo
eletroquiacutemica e os seus processos combinados foram investigados (Zhou et al 2011)
Durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica os poluentes podem ser oxidados quer diretamente como
indiretamente (Deng and Englehardt 2007 Primo et al 2009 Zhang et al 2011) isto eacute no
acircnodo alguns compostos podem ser diretamente oxidados Aleacutem disso reaccedilotildees de oxidaccedilatildeo
podem ocorrer no seio da soluccedilatildeo atraveacutes de espeacutecies oxidantes geradas electroliticamente
Propotildee-se que a degradaccedilatildeo de amoniacuteaco ocorre principalmente devido ao processo de
oxidaccedilatildeo indirecta na presenccedila de iotildees cloreto No entanto a oxidaccedilatildeo de amoniacuteaco pode
levar a formaccedilatildeo de iotildees nitrato (Primo et al 2009)
A Figura 4 ilustra os diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo (Anglaba et al 2009)
Figura 4 - Diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica (a) oxidaccedilatildeo directa e (b) oxidaccedilatildeo indirecta (adaptado de Anglada et al 2009)
Na oxidaccedilatildeo direta os poluentes satildeo destruiacutedos diretamente na superfiacutecie do acircnodo e pode
tomar duas vias diferentes
Conversatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo apenas parcialmente oxidados (reaccedilatildeo
8) podendo ser necessaacuterio um tratamento subsequente
(8)
Combustatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo transformados em aacutegua dioacutexido de
carbono inorgacircnicos e outros componentes (reaccedilatildeo 9)
(9)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Na oxidaccedilatildeo indireta onde um mediador (HClO H2S2O8 HO e outros) eacute eletroquimicamente
gerado para efetuar a oxidaccedilatildeo (Deng and Englehardt 2007 Anglada et al 2009) As reaccedilotildees
responsaacuteveis pela oxidaccedilatildeo indireta durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica satildeo as seguintes (Deng
and Englehardt 2007)
Reaccedilotildees anoacutedicas
(10)
(11)
(12)
Reaccedilotildees no seio da soluccedilatildeo
(13)
(14)
Reaccedilotildees catoacutedicas
(15)
(16)
Eletro-Fenton
Existem sistemas hiacutebridos que consistem em processos de oxidaccedilatildeo diferentes tais como
oxidaccedilatildeo Fenton sendo um meacutetodo frequentemente usado com o objetivo de aumentara
eficiecircncia dos meacutetodos eletroquiacutemicos (Atmaca 2009)
O processo Fenton tem atraiacutedo grande interesse devido agrave sua capacidade de gerar radicais
hidroxilo (HO) atraveacutes da decomposiccedilatildeo de H2O2 por Fe2+ em condiccedilotildees aacutecidas Aleacutem disso
pode ser aplicada a uma vasta gama de poluentes orgacircnicos devido agrave sua simplicidade e
facilidade de aplicaccedilatildeo em condiccedilotildees suaves de temperatura e pressatildeo A eficiecircncia deste
processo pode ser consideravelmente melhorada pela aplicaccedilatildeo de eletricidade para gerar
radicais HO adicionais chamando assim processo eletro-Fenton O processo eletro-Fenton
inclui as vantagens combinadas de eletroquiacutemica e os meacutetodos de tratamento Fenton Este
processo permite a produccedilatildeo de mais radicais HO sendo reforccedilada a oxidaccedilatildeo dos compostos
orgacircnicos Em meio aacutecido o poder oxidante de H2O2 pode ser melhorado com o meacutetodo
eletro-Fenton onde uma pequena quantidade de Fe2+ eacute adicionada como catalisador na
soluccedilatildeo contaminada para gerar HO e Fe3+ das reaccedilotildees de Fenton (Mohajeri et al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 3 ndash Materiais e Meacutetodos
O efluente utilizado neste trabalho foi recolhido agrave entrada do tratamento bioloacutegico numa
ETRS A amostra recolhida foi caraterizada tendo em conta os seguintes paracircmetros CQO
COf soacutelidos totais (ST) soacutelidos suspensos (SS) soacutelidos dissolvidos (SD) azoto amoniacal (N-
NH3) e azoto de Kjeldhal (NTK) Todas as anaacutelises foram efetuadas de acordo com o Standard
Methods encontrando-se as teacutecnicas usadas respectivamente nos anexos 1 a 3 Durante os
ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo forma recolhidas amostras agraves quais foram efetuadas as seguintes
anaacutelises CQO Carbono Orgacircnico Filtrado (COf) Azoto Total (NT) pH e condutividade
Nos pontos seguintes descrevem-se os reagentes os meacutetodos e as teacutecnicas utilizadas ao longo
do trabalho
31 ndash Reagentes
Na Tabela 2 encontram-se listados os reagentes usados para as vaacuterias determinaccedilotildees
analiacuteticas bem como o seu grau de pureza e marca
Tabela 2 ndash Reagentes utilizados na eletrocoagulaccedilatildeo e nos meacutetodos de anaacutelise
Reagentes Grau de Pureza Marca
Ensaios de EC e
determinaccedilotildees COf H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
CQO
K2Cr2O7 99 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
Ag2SO4 985 Carlo Erba
HgSO4 99 Fluka
FeH20N2O14S2 995 Merck
N-NH3 e TKN
NaOH 98 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
H3BO3 998 Panreac
K2SO4 998 AnalaR NORMAPUR
CuSO4 99-1005 Merck
Na2S2O3 1004 AnalaR NORMAPUR
Na2B4O7middot10H2O 995-105 Scharlau
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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32 ndash Paracircmetros de Controlo
Todos os paracircmetros de controlo foram determinados de acordo os meacutetodos que se encontram
nos anexos 1 a 3
Carecircncia Quiacutemica de Oxigeacutenio
A CQO foi determinada em todas as amostras apoacutes o ensaio de EC A determinaccedilatildeo foi atraveacutes
do meacutetodo tritrimeacutetrico em refluxo fechado (anexo 1)
O digestor utilizado foi um Spectroquant TR 420 e o titulador automaacutetico foi da Metrohm 876
Dosimat plus
Carbono Orgacircnico filtrado e Azoto total
O COf e o azoto total foram determinados em todas as amostras apoacutes o tratamento de EC
utilizando o equipamento Total Organic Carbon Analyzer da Shimadzu TOC-V CSH O meacutetodo
usado para determinar este paracircmetro foi o meacutetodo da combustatildeo a alta temperatura Antes
de proceder agrave medida do COf no referido aparelho as amostras da EC foram filtradas com
filtros de 1 μm e acidificadas com H2SO4 de forma a atingir pH 3 ndash 4
pH
Mediu-se o pH das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC no equipamento pHmeter
HI 931400
Condutividade
As medidas de condutividade das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC foram
efetuadas com um condutiviacutemetro Mettler Toledo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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33 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Apoacutes a caraterizaccedilatildeo inicial das amostras realizaram-se os ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo com
o objetivo de precipitar a mateacuteria suspensa e dissolvida existente no lixiviado Numa
primeira fase de tratamento com EC foram feitos ensaios de otimizaccedilatildeo das condiccedilotildees a
aplicar tendo-se variado primeiro a diferenccedila de potencial aplicada (entre 6 e 12 V)
Verificou-se que natildeo havia uma boa reprodutibilidade das condiccedilotildees experimentais pelo que
se passou a aplicar uma intensidade de corrente constante 25 A apresentando-se nesta
dissertaccedilatildeo apenas estes uacuteltimos resultados Foram realizados ensaios de 3 horas a pH
natural pH 6 e a pH 4 com agitaccedilatildeo (100 rpm) e sem agitaccedilatildeo com diluiccedilatildeo (12) e sem
diluiccedilatildeo A Fabela 3 apresenta um resumo dos ensaios realizados Todos os ensaios foram
repetidos tendo sido efetuados dois a cinco ensaios para cada condiccedilatildeo experimental a
testar e as amostras recolhidas a intervalos de tempo diferentes para inferir da
reprodutibilidade dos resultados experimentais O tratamento foi realizado com acircnodos e
caacutetodos de ferro ambos com aacutereas de 40 cm2 A Figura 5 ilustra o esquema de montagem
experimental usada na EC
Figura 5 - Montagem experimental usada no tratamento de EC Legenda 1 ndash Fonte de alimentaccedilatildeo
2 ndash Eleacutetrodos de ferro 3 ndash Ceacutelula contendo o lixiviado 4 ndash Agitador magneacutetico 5 ndash Placa de agitaccedilatildeo
0000
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 3 ndash Resumo das vaacuterias condiccedilotildees aplicadas ao longo dos ensaios realizados com uma intensidade
de corrente aplicada de 25 A
Diluiccedilatildeo Agitaccedilatildeo pH inicial
11
sem 4
sem 6
sem natural (83)
Com (100 rpm) natural (8hellip)
12 sem natural (83)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
25
Capiacutetulo 4 ndash Resultados e Discussatildeo
Este capiacutetulo encontra-se dividido em duas partes a primeira onde satildeo apresentados os
resultados obtidos nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo das amostras de lixiviado e a segunda
que conteacutem caacutelculos relacionados com remoccedilotildees especiacuteficas de carga orgacircnica por consumo
de ferro e de energia eleacutetrica
As amostras utilizadas neste estudo foram obtidas no aterro sanitaacuterio da Resistrela na
Capinha Concelho do Fundatildeo As amostras foram recolhidas no tanque de equalizaccedilatildeo agrave
entrada do tratamento bioloacutegico aiacute existente em Fevereiro de 2012 Nas Tabelas 4 e 5
apresentam-se os resultados obtidos na caracterizaccedilatildeo da amostra recolhida Para a
determinaccedilatildeo da CQO e do COf foram ensaiadas diferentes diluiccedilotildees tendo-se verificado que
as mais adequadas eram respetivamente 150 e 1200 Esta eacute uma amostra tiacutepica de um
lixiviado novo dada a sua CQO
Tabela 4 ndash Resultados de CQO e COf obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Diluiccedilatildeo CQO CQO mg O2L-1 Diluiccedilatildeo COf COf mgL-1
150 17622
1100 7196
125 17517
120 17515 1200 7310
110 10325
Tabela 5 ndash Resultados de condutividade pH ST SS SD azoto amoniacal e azoto total de Kjeldahl
obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Condutividade (15 ordmC) mscm-1 pH STgL-1 SSgL-1 SDgL-1 N-NH3
mgL-1
NTK
mgL-1
294 837 2370 115 2270 4485 5141
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
26
41 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Nesta secccedilatildeo encontram-se os resultados obtidos para as diferentes condiccedilotildees experimentais
ensaiadas tal como se encontra descrito na Tabela 3 Tal como jaacute foi referido anteriormente
todos os ensaios aqui apresentados foram realizados a uma intensidade de corrente aplicada
de 25 A
Cada uma das diferentes condiccedilotildees experimentais ensaiadas for repetida uma ou vaacuterias
vezes Para evitar grandes variaccedilotildees no volume dos ensaios e em simultacircneo haver
determinaccedilotildees da CQO a intervalos de tempos reduzidos as amostras em cada uma das
repeticcedilotildees foram recolhidas a tempos diferentes Deste modo por vezes para um
determinado tempo temos apenas um valor do paracircmetro em estudo ao qual continuamos a
chamar incorretamente ldquomeacutediardquo e para o qual consequentemente natildeo existe desvio
padratildeo A esses valores meacutedios da CQO foram ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau Na realidade
em alguns dos casos o ajuste de uma exponencial ou equaccedilatildeo do 2ordm grau podia ter sido
conseguido com resultados igualmente bons Contudo por razotildees de consistecircncia foram
sempre ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau
Para os outros paracircmetros de anaacutelise usados neste estudo COf NT pH e condutividade as
determinaccedilotildees natildeo foram tatildeo exaustivas apesar de terem sido calculadas sempre para mais
do que um ensaio Contudo seratildeo apresentados apenas os resultados para o ensaio em que
foram recolhidas mais amostras e que portanto apresenta um maior nuacutemero de resultados
411 ndash Amostras sem diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC agraves amostras de lixiviado sem diluiccedilatildeo a pH inicial natural com
e sem agitaccedilatildeo e a pH 6 e pH 4 sem agitaccedilatildeo Nas duas sub-secccedilotildees seguintes apresentam-
se respetivamente os resultados obtidos para a variaccedilatildeo ao longo do tempo da CQO e dos
restantes paracircmetros controlados COf NT condutividade e pH
4111 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo da CQO
Ensaios a pH natural sem agitaccedilatildeo
Realizaram-se 6 ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo de forma a determinar a evoluccedilatildeo
da CQO ao longo do tempo de ensaio Os resultados obtidos encontram-se na Tabela 6 e na
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
27
Figura 6 que tambeacutem contecircm informaccedilatildeo relativa agrave meacutedia e ao desvio padratildeo para os
resultados obtidos nos diferentes ensaios
Tabela 6 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo com a
respetiva meacutedia e desvio padratildeo
CQO g O2L
-1
t min A B C D E F Meacutedia DP
0 1851 1758 1866 1717 1775 1799 1794 057
10 1737
1683
1710 038
20 1701 1647
1674 038
30 1571
1522
1546 035
40 1593 1465 1499
1519 066
50 1411
1411
60 1350 1336
1328 1286 1331 1326 024
80 1278 1199 1300
1259 053
100 1244 1074
938
1085 153
120 1109 951 996
823 955 967 103
130
993
993
140
796 798
797 002
150
787 724
756 045
160
783 669
726 080
170
794 722
758 051
180
697 707 584 727 679 064
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
28
Figura 6 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo para as amostras recolhidas no ensaio de EC a pH natural
sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios A a F realizados
Consultando a Tabela 6 podemos concluir que em meacutedia para as 3 h de ensaio foram
removidos cerca de 11 g O2L-1 o que corresponde a uma remoccedilatildeo de CQO de 62
A anaacutelise da Figura 6 permite verificar que para o tempo de 180 minutos se comeccedila a verificar
a tendecircncia para a formaccedilatildeo de um patamar na curva ajustada aos dados experimentais o que
significa que se estaacute perto de se atingir o maacuteximo de remoccedilatildeo de CQO com uma eficiecircncia
energeacutetica aceitaacutevel
Ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo
Nos 4 ensaios de EC realizados a pH natural com agitaccedilatildeo (100 rpm) cujos resultados de CQO
se encontram na Tabela 7 e na Figura 7 verifica-se tal como no caso anterior uma boa
reprodutibilidade dos resultados A curva ajustada agrave meacutedia dos resultados apresenta uma
clara tendecircncia para formar um patamar a tempo inferior ao verificado no ensaio sem
agitaccedilatildeo Este facto traduz-se numa remoccedilatildeo de CQO menor que foi aqui de apenas 36 ao
fim de 3 h
Nestes ensaios pretendia-se minimizar problemas de passivaccedilatildeo do eleacutetrodo aumentando a
eficiecircncia EC Poreacutem a remoccedilatildeo da CQO foi menor provavelmente porque a agitaccedilatildeo
destruiacutea os flocos formados
y = 5E-07x3 - 4E-05x2 - 0071x + 17896 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
A
B
C
D
E
F
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
29
Tabela 7 ndash Resultados da variaccedilatildeo da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC
realizados a pH natural com agitaccedilatildeo
CQO g O2L-1
t min G H I J Meacutedia DP
0 1736 1817 1845 1698 1774 069
10
1800
1592 1696 147
30
1645
1529 1587 082
40 1601
1429 1515 121
60
1523 1445
1484 055
80 1381
1262 1321 084
100
1341
1212 1276 091
120 1218
1229
1224
130 1213
1125 1169 062
140 1236 1270
1253
150 1094
1087 1090
160 1086 1150
1118
170 1138 1193
1166
180 1138 1264 1196 965 1141 128
Figura 7 ndash Valores da CQO das amostras recolhidas ao longo do tempo nos ensaios de EC realizados a pH
natural com agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
y = 3E-07x3 + 8E-05x2 - 00603x + 17635 Rsup2 = 097
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
G
H
I
J
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
30
Ensaios a pH 6 sem agitaccedilatildeo
Para os 4 ensaios de EC realizadas a pH inicial 6 sem agitaccedilatildeo cujos resultados da CQO para
as amostras recolhidas se encontram na Tabela 8 e Figura 8 o pH da amostra foi ajustado
com H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC
Mais uma vez foi obtido o ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos resultados experimentais
com uma boa correlaccedilatildeo observando-se a formaccedilatildeo de um patamar para tempos superiores a
160 min A remoccedilatildeo total de CQO nas 3 h de ensaios foi de 64 ligeiramente superior ao
valor observando para o ensaio em que natildeo foi efetuada correccedilatildeo ao pH inicial da suspensatildeo
Tabela 8 ndash Resultados de CQO obtidos para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a pH 6
sem agitaccedilatildeo bem como a meacutedia e o desvio padratildeo para esses resultados
CQO g O2L
-1
t min K L M N Meacutedia DP
0 1758 1758 1848 1758 1780 045
10 1726
1758
1742 023
30
1544 1567 1555 016
40
1379
1379
60 1119
1206 1242 1189 063
80
986
1099 1043 081
100 810
904
857 066
120
831
826 828 003
130
721
721
140 647 683 733
687 043
150 624 691 719
678 049
160 628 591 731
650 073
170 630 595 707
644 057
180 635 598 689 607 632 041
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
31
Figura 8 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo par os diferentes ensaios de EC realizados a pH 6 sem
agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
Ensaios a pH 4 sem agitaccedilatildeo
Foram realizados 3 ensaios de EC a pH inicial 4 tendo-se efetuado a correccedilatildeo ao pH com
H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC Os resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO nos
diferentes ensaios encontram-se na Tabela 9 e na Figura 9 A meacutedia e o desvio padratildeo
apresentados na tabela foram calculados apenas com dois dos ensaios O e P uma vez que os
resultados obtidos no ensaio Q se afastam muito dos obtidos nos outros ensaios tal como se
pode verificar na Figura 9 Este resultado diferente ainda que com um andamento idecircntico
deve estar relacionado com algum erro experimental cometido
Uma equaccedilatildeo do 3ordm grau tambeacutem se ajusta com uma boa correlaccedilatildeo agrave meacutedia dos resultados
experimentais obtidos apresentando uma espeacutecie de patamar inicial para aleacutem do jaacute
habitual patamar final O andamento inicial da curva deve estar relacionado com a formaccedilatildeo
no iniacutecio do ensaio de partiacuteculas muito finas que vatildeo posteriormente dar origem aos
agregados que sedimentam Estas partiacuteculas finas levam mais tempo a sedimentar e
ldquocontaminamrdquo com mais facilidade as amostras recolhidas para a determinaccedilatildeo da CQO
dando origem a valores mais elevados
No cocircmputo geral a remoccedilatildeo da CQO foi inferior agrave dos outros ensaios realizados sem
agitaccedilatildeo tendo sido de 53
y = 1E-06x3 + 6E-05x2 - 01082x + 18182 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
K
L
M
N
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 9 ndash Resultados da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC realizados a pH 4
sem agitaccedilatildeo
CQO mg L-1
t min O P Q Meacutedia DP
0 1466 1342 1448 1404 067
10
1361 1491 1361 092
30
1363 1532 1363 120
40
1384
60
1074
1074
80 1071
1293 1071 157
100
813 1180 813 259
120 731
1062 731 234
130 679
679
140 721 635 1132 678 265
150 590 682
636 065
160 586 641 889 613 162
170 604 634
619 022
180 494 574 920 534 227
Figura 9 ndash Valores da CQO para as amostras recolhidas ao longo do tempo de EC para o ensaio realizado
a pH 4 sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia dos ensaios O e P
y = 2E-06x3 - 00006x2 - 00205x + 14095 Rsup2 = 098
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
O
P
Q
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
33
4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade
e pH
Na Tabela 10 e na Figura 10 encontram-se os resultados obtidos para as variaccedilotildees de COf e de
NT nos ensaios realizados a pH natural sem e com agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo As
remoccedilotildees globais de COf para as diferentes condiccedilotildees experimentais apresentam posiccedilotildees
relativas semelhantes agraves observadas para a CQO o que eacute explicado pelo facto da remoccedilatildeo da
carga orgacircnica nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo se dar essencialmente por
floculaccedilatildeocoagulaccedilatildeo com apenas uma reduzida remoccedilatildeo de carga orgacircnica por oxidaccedilatildeo
anoacutedica
Quanto agraves remoccedilotildees de azoto total satildeo bastante mais reduzidas e com um padratildeo idecircntico ao
observado pelo COf e pela CQO Esta menor remoccedilatildeo do NT pode estar relacionada com o
facto do azoto total englobar diferentes formas de azoto e o processo de EC poder ser mais
adequado para a remoccedilatildeo de algumas das formas
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH independentemente do seu valor inicial observa-se um aumento ao
longo dos ensaios sendo o valor final do pH das suspensotildees ao fim de 3 h de
aproximadamente 13 Esta subida do pH estaacute relacionada com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que
estatildeo na base da formaccedilatildeo de flocos e que iraacute levar agrave remoccedilatildeo da carga orgacircnica da
suspensatildeo
Em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo da condutividade ao longo dos ensaios observam-se que ao longo dos
ensaios realizados a diferentes condiccedilotildees experimentais sucessivos aumentos e reduccedilotildees
Estes periacuteodos devem estar relacionados respetivamente com fases de maior formaccedilatildeo de
hidroacutexidos com elevada condutividade com fases de formaccedilatildeo de flocos e consequente
precipitaccedilatildeo e reduccedilatildeo de condutividade
Tabela 10 - Remoccedilotildees de COf e de NT obtidas nos ensaios de EC a pH natural sem e com
agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo
Remoccedilatildeo COf NT
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 60 37
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo 100 rpm 50 28
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo 70 43
2611 - pH 4 - s agitaccedilatildeo 57 33
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
34
Figura 10 ndash Variaccedilatildeo da COf e NT relativos no tempo para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a)
pH natural sem agitaccedilatildeo b) pH 6 sem agitaccedilatildeo c) pH 4 sem agitaccedilatildeo d) pH natural com agitaccedilatildeo
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
Tempo minutos
pH natural com agitaccedilatildeo
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH natural
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempominutos
pH 6
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH 4
COf NT
a) b)
c) d)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
35
Figura 11 ndash Valores da condutividade e do pH para as amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC
realizados sem agitaccedilatildeo a) pH natural b) pH 6 e c) pH 4
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12 com o objetivo de estudar o
efeito da diluiccedilatildeo sobre a eficiecircncia do meacutetodo Na Tabela 11 e na Figura 12 encontram-se os
resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo de ensaio para os dois testes
realizados bem como a meacutedia e o desvio padratildeo dos dados recolhidos Observa-se uma
grande dispersatildeo de resultados na parte final do ensaio apoacutes 2 h que se traduz num
coeficiente de correlaccedilatildeo da equaccedilatildeo de 3ordf ordem ajustada aos dados experimentais pior
que os anteriores Para este resultado tambeacutem teraacute contribuiacutedo o facto de apenas se terem
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 6
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 4
Cond
pH
pH
a) b)
c)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
36
realizado 2 ensaios Tal como nos casos anteriores observou-se a tendecircncia para a formaccedilatildeo
de um patamar na curva ajustada para tempos superiores a 2 h
Apesar da remoccedilatildeo da CQO ter sido de cerca de 72 valor mais elevado do que nos ensaios
sem diluiccedilatildeo note-se que a remoccedilatildeo absoluta de CQO for muito inferior tendo sido cerca de
6 g Lmdash1 quando nos casos anteriores se tinham observado valores superiores a 11 g Lmdash1
Tabela 11 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
CQO g O2L
-1
t min R S Meacutedia DP
0 785 900 843 081
10
866 866
30 601 669 635 049
60
538 538
100 379 449 414 050
120 293
293
130 270
270
140 281 350 315 049
150 201 346 273 102
160 200 360 280 114
170 197 382 290 131
180 162 314 238 108
Figura 12 ndash Variaccedilatildeo da CQO das amostras recolhidas ao longo da EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
y = -8E-08x3 + 00002x2 - 00704x + 8727 Rsup2 = 098
00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
R
S
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
37
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH ao longo dos ensaios (Figura 13) foi idecircntica agrave dos ensaios sem
diluiccedilatildeo ie aumentou durante o ensaio ateacute atingir o valor de aproximadamente 13 e
mantendo-se nesse valor ateacute ao fim do ensaio A variaccedilatildeo da condutividade (Figura 13)
apresentou tambeacutem um comportamento semelhante ao dos ensaios sem diluiccedilatildeo embora com
variaccedilotildees menos bruscas o que eacute normal pois a concentraccedilatildeo de poluentes existentes e
hidroacutexidos formados estaacute reduzida a metade
Figura 13 ndash Variaccedilatildeo da condutividade e do pH ao longo EC realizado a pH natural com diluiccedilatildeo de 12
sem agitaccedilatildeo
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados
Na Figura 14 comparam-se as remoccedilotildees relativas de CQO de COf e de NT para os ensaios
realizados a diferentes valores de pH inicial sem agitaccedilatildeo Verifica-se que as maiores
remoccedilotildees de CQO foram obtidas para pH inicial natural e 6 A este uacuteltimo pH tambeacutem se
observaram as maiores remoccedilotildees absolutas de COf e de TN
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural com diluiccedilatildeo
Cond pH
pH
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Figura 14 - Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e NT obtidas apoacutes 3h de tratamento de EC a pH
inicial natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo
Quando se comparam os ensaios realizados a pH natural com e sem agitaccedilatildeo (Figura 15)
observam-se remoccedilotildees absolutas de CQO de COf e de NT superiores para o ensaio realizado
sem agitaccedilatildeo Efetivamente a agitaccedilatildeo parece natildeo favorecer a formaccedilatildeo dos flocos ou
mesmo provocar a sua desagregaccedilatildeo
Aparentemente o facto de diluir o lixiviado original antes de efetuar o ensaio de
eletrocoagulaccedilatildeo tambeacutem natildeo introduz alteraccedilotildees positivas nos resultados pois a diluiccedilatildeo
leva a que as remoccedilotildees absolutas dos paracircmetros em anaacutelise decresccedilam significativamente
(Figura 16) O efeito da concentraccedilatildeo parece ser de extrema importacircncia sendo que quando
a concentraccedilatildeo eacute superior se devem formar flocos com massa criacutetica para sedimentarem com
maior facilidade
Na Figura 17 faz-se uma anaacutelise da remoccedilatildeo absoluta da CQO nas diferentes horas de ensaio
para os testes realizados a diferentes valores de pH inicial com e sem agitaccedilatildeo Verifica-se
que
A pH natural sem agitaccedilatildeo a remoccedilatildeo da CQO eacute a mais regular ao longo do tempo
Para os ensaios realizados a pH inicial 4 e 6 a remoccedilatildeo para a 3ordf hora eacute bastante
inferior agraves remoccedilotildees obtidas para as duas primeiras horas
Nos ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo a remoccedilatildeo durante a 3ordf hora eacute
miacutenima natildeo se justificando o prolongamento do ensaio para aleacutem de 2 h
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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verificamos uma remoccedilatildeo mais elevada da CQO na primeira hora de ensaio a pH 6 sem
agitaccedilatildeo Relativamente agrave segunda hora natildeo se verifica diferenccedilas significativas No entanto
na 3ordf hora verifica-se uma maior remoccedilatildeo no ensaio a pH natural sem agitaccedilatildeo
Figura 15 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC a pH inicial
natural com e sem agitaccedilatildeo
Figura 16 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC realizada a pH
inicial natural com e sem diluiccedilatildeo da amostra inicial
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 11 - pH natural - c agitaccedilatildeo 100 rpm
X0-X
CQO
COf
NT
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 12 - pH natural - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
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Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
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Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
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Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
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Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
53
3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
54
Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
55
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
61
Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
19
toacutexicos ou refrataacuterios Muitos processos tais como oxidaccedilatildeo de Fenton ozonizaccedilatildeo oxidaccedilatildeo
eletroquiacutemica e os seus processos combinados foram investigados (Zhou et al 2011)
Durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica os poluentes podem ser oxidados quer diretamente como
indiretamente (Deng and Englehardt 2007 Primo et al 2009 Zhang et al 2011) isto eacute no
acircnodo alguns compostos podem ser diretamente oxidados Aleacutem disso reaccedilotildees de oxidaccedilatildeo
podem ocorrer no seio da soluccedilatildeo atraveacutes de espeacutecies oxidantes geradas electroliticamente
Propotildee-se que a degradaccedilatildeo de amoniacuteaco ocorre principalmente devido ao processo de
oxidaccedilatildeo indirecta na presenccedila de iotildees cloreto No entanto a oxidaccedilatildeo de amoniacuteaco pode
levar a formaccedilatildeo de iotildees nitrato (Primo et al 2009)
A Figura 4 ilustra os diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo (Anglaba et al 2009)
Figura 4 - Diferentes mecanismos de oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica (a) oxidaccedilatildeo directa e (b) oxidaccedilatildeo indirecta (adaptado de Anglada et al 2009)
Na oxidaccedilatildeo direta os poluentes satildeo destruiacutedos diretamente na superfiacutecie do acircnodo e pode
tomar duas vias diferentes
Conversatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo apenas parcialmente oxidados (reaccedilatildeo
8) podendo ser necessaacuterio um tratamento subsequente
(8)
Combustatildeo eletroquiacutemica os compostos orgacircnicos satildeo transformados em aacutegua dioacutexido de
carbono inorgacircnicos e outros componentes (reaccedilatildeo 9)
(9)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
20
Na oxidaccedilatildeo indireta onde um mediador (HClO H2S2O8 HO e outros) eacute eletroquimicamente
gerado para efetuar a oxidaccedilatildeo (Deng and Englehardt 2007 Anglada et al 2009) As reaccedilotildees
responsaacuteveis pela oxidaccedilatildeo indireta durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica satildeo as seguintes (Deng
and Englehardt 2007)
Reaccedilotildees anoacutedicas
(10)
(11)
(12)
Reaccedilotildees no seio da soluccedilatildeo
(13)
(14)
Reaccedilotildees catoacutedicas
(15)
(16)
Eletro-Fenton
Existem sistemas hiacutebridos que consistem em processos de oxidaccedilatildeo diferentes tais como
oxidaccedilatildeo Fenton sendo um meacutetodo frequentemente usado com o objetivo de aumentara
eficiecircncia dos meacutetodos eletroquiacutemicos (Atmaca 2009)
O processo Fenton tem atraiacutedo grande interesse devido agrave sua capacidade de gerar radicais
hidroxilo (HO) atraveacutes da decomposiccedilatildeo de H2O2 por Fe2+ em condiccedilotildees aacutecidas Aleacutem disso
pode ser aplicada a uma vasta gama de poluentes orgacircnicos devido agrave sua simplicidade e
facilidade de aplicaccedilatildeo em condiccedilotildees suaves de temperatura e pressatildeo A eficiecircncia deste
processo pode ser consideravelmente melhorada pela aplicaccedilatildeo de eletricidade para gerar
radicais HO adicionais chamando assim processo eletro-Fenton O processo eletro-Fenton
inclui as vantagens combinadas de eletroquiacutemica e os meacutetodos de tratamento Fenton Este
processo permite a produccedilatildeo de mais radicais HO sendo reforccedilada a oxidaccedilatildeo dos compostos
orgacircnicos Em meio aacutecido o poder oxidante de H2O2 pode ser melhorado com o meacutetodo
eletro-Fenton onde uma pequena quantidade de Fe2+ eacute adicionada como catalisador na
soluccedilatildeo contaminada para gerar HO e Fe3+ das reaccedilotildees de Fenton (Mohajeri et al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
21
Capiacutetulo 3 ndash Materiais e Meacutetodos
O efluente utilizado neste trabalho foi recolhido agrave entrada do tratamento bioloacutegico numa
ETRS A amostra recolhida foi caraterizada tendo em conta os seguintes paracircmetros CQO
COf soacutelidos totais (ST) soacutelidos suspensos (SS) soacutelidos dissolvidos (SD) azoto amoniacal (N-
NH3) e azoto de Kjeldhal (NTK) Todas as anaacutelises foram efetuadas de acordo com o Standard
Methods encontrando-se as teacutecnicas usadas respectivamente nos anexos 1 a 3 Durante os
ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo forma recolhidas amostras agraves quais foram efetuadas as seguintes
anaacutelises CQO Carbono Orgacircnico Filtrado (COf) Azoto Total (NT) pH e condutividade
Nos pontos seguintes descrevem-se os reagentes os meacutetodos e as teacutecnicas utilizadas ao longo
do trabalho
31 ndash Reagentes
Na Tabela 2 encontram-se listados os reagentes usados para as vaacuterias determinaccedilotildees
analiacuteticas bem como o seu grau de pureza e marca
Tabela 2 ndash Reagentes utilizados na eletrocoagulaccedilatildeo e nos meacutetodos de anaacutelise
Reagentes Grau de Pureza Marca
Ensaios de EC e
determinaccedilotildees COf H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
CQO
K2Cr2O7 99 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
Ag2SO4 985 Carlo Erba
HgSO4 99 Fluka
FeH20N2O14S2 995 Merck
N-NH3 e TKN
NaOH 98 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
H3BO3 998 Panreac
K2SO4 998 AnalaR NORMAPUR
CuSO4 99-1005 Merck
Na2S2O3 1004 AnalaR NORMAPUR
Na2B4O7middot10H2O 995-105 Scharlau
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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32 ndash Paracircmetros de Controlo
Todos os paracircmetros de controlo foram determinados de acordo os meacutetodos que se encontram
nos anexos 1 a 3
Carecircncia Quiacutemica de Oxigeacutenio
A CQO foi determinada em todas as amostras apoacutes o ensaio de EC A determinaccedilatildeo foi atraveacutes
do meacutetodo tritrimeacutetrico em refluxo fechado (anexo 1)
O digestor utilizado foi um Spectroquant TR 420 e o titulador automaacutetico foi da Metrohm 876
Dosimat plus
Carbono Orgacircnico filtrado e Azoto total
O COf e o azoto total foram determinados em todas as amostras apoacutes o tratamento de EC
utilizando o equipamento Total Organic Carbon Analyzer da Shimadzu TOC-V CSH O meacutetodo
usado para determinar este paracircmetro foi o meacutetodo da combustatildeo a alta temperatura Antes
de proceder agrave medida do COf no referido aparelho as amostras da EC foram filtradas com
filtros de 1 μm e acidificadas com H2SO4 de forma a atingir pH 3 ndash 4
pH
Mediu-se o pH das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC no equipamento pHmeter
HI 931400
Condutividade
As medidas de condutividade das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC foram
efetuadas com um condutiviacutemetro Mettler Toledo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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33 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Apoacutes a caraterizaccedilatildeo inicial das amostras realizaram-se os ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo com
o objetivo de precipitar a mateacuteria suspensa e dissolvida existente no lixiviado Numa
primeira fase de tratamento com EC foram feitos ensaios de otimizaccedilatildeo das condiccedilotildees a
aplicar tendo-se variado primeiro a diferenccedila de potencial aplicada (entre 6 e 12 V)
Verificou-se que natildeo havia uma boa reprodutibilidade das condiccedilotildees experimentais pelo que
se passou a aplicar uma intensidade de corrente constante 25 A apresentando-se nesta
dissertaccedilatildeo apenas estes uacuteltimos resultados Foram realizados ensaios de 3 horas a pH
natural pH 6 e a pH 4 com agitaccedilatildeo (100 rpm) e sem agitaccedilatildeo com diluiccedilatildeo (12) e sem
diluiccedilatildeo A Fabela 3 apresenta um resumo dos ensaios realizados Todos os ensaios foram
repetidos tendo sido efetuados dois a cinco ensaios para cada condiccedilatildeo experimental a
testar e as amostras recolhidas a intervalos de tempo diferentes para inferir da
reprodutibilidade dos resultados experimentais O tratamento foi realizado com acircnodos e
caacutetodos de ferro ambos com aacutereas de 40 cm2 A Figura 5 ilustra o esquema de montagem
experimental usada na EC
Figura 5 - Montagem experimental usada no tratamento de EC Legenda 1 ndash Fonte de alimentaccedilatildeo
2 ndash Eleacutetrodos de ferro 3 ndash Ceacutelula contendo o lixiviado 4 ndash Agitador magneacutetico 5 ndash Placa de agitaccedilatildeo
0000
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 3 ndash Resumo das vaacuterias condiccedilotildees aplicadas ao longo dos ensaios realizados com uma intensidade
de corrente aplicada de 25 A
Diluiccedilatildeo Agitaccedilatildeo pH inicial
11
sem 4
sem 6
sem natural (83)
Com (100 rpm) natural (8hellip)
12 sem natural (83)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
25
Capiacutetulo 4 ndash Resultados e Discussatildeo
Este capiacutetulo encontra-se dividido em duas partes a primeira onde satildeo apresentados os
resultados obtidos nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo das amostras de lixiviado e a segunda
que conteacutem caacutelculos relacionados com remoccedilotildees especiacuteficas de carga orgacircnica por consumo
de ferro e de energia eleacutetrica
As amostras utilizadas neste estudo foram obtidas no aterro sanitaacuterio da Resistrela na
Capinha Concelho do Fundatildeo As amostras foram recolhidas no tanque de equalizaccedilatildeo agrave
entrada do tratamento bioloacutegico aiacute existente em Fevereiro de 2012 Nas Tabelas 4 e 5
apresentam-se os resultados obtidos na caracterizaccedilatildeo da amostra recolhida Para a
determinaccedilatildeo da CQO e do COf foram ensaiadas diferentes diluiccedilotildees tendo-se verificado que
as mais adequadas eram respetivamente 150 e 1200 Esta eacute uma amostra tiacutepica de um
lixiviado novo dada a sua CQO
Tabela 4 ndash Resultados de CQO e COf obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Diluiccedilatildeo CQO CQO mg O2L-1 Diluiccedilatildeo COf COf mgL-1
150 17622
1100 7196
125 17517
120 17515 1200 7310
110 10325
Tabela 5 ndash Resultados de condutividade pH ST SS SD azoto amoniacal e azoto total de Kjeldahl
obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Condutividade (15 ordmC) mscm-1 pH STgL-1 SSgL-1 SDgL-1 N-NH3
mgL-1
NTK
mgL-1
294 837 2370 115 2270 4485 5141
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
26
41 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Nesta secccedilatildeo encontram-se os resultados obtidos para as diferentes condiccedilotildees experimentais
ensaiadas tal como se encontra descrito na Tabela 3 Tal como jaacute foi referido anteriormente
todos os ensaios aqui apresentados foram realizados a uma intensidade de corrente aplicada
de 25 A
Cada uma das diferentes condiccedilotildees experimentais ensaiadas for repetida uma ou vaacuterias
vezes Para evitar grandes variaccedilotildees no volume dos ensaios e em simultacircneo haver
determinaccedilotildees da CQO a intervalos de tempos reduzidos as amostras em cada uma das
repeticcedilotildees foram recolhidas a tempos diferentes Deste modo por vezes para um
determinado tempo temos apenas um valor do paracircmetro em estudo ao qual continuamos a
chamar incorretamente ldquomeacutediardquo e para o qual consequentemente natildeo existe desvio
padratildeo A esses valores meacutedios da CQO foram ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau Na realidade
em alguns dos casos o ajuste de uma exponencial ou equaccedilatildeo do 2ordm grau podia ter sido
conseguido com resultados igualmente bons Contudo por razotildees de consistecircncia foram
sempre ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau
Para os outros paracircmetros de anaacutelise usados neste estudo COf NT pH e condutividade as
determinaccedilotildees natildeo foram tatildeo exaustivas apesar de terem sido calculadas sempre para mais
do que um ensaio Contudo seratildeo apresentados apenas os resultados para o ensaio em que
foram recolhidas mais amostras e que portanto apresenta um maior nuacutemero de resultados
411 ndash Amostras sem diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC agraves amostras de lixiviado sem diluiccedilatildeo a pH inicial natural com
e sem agitaccedilatildeo e a pH 6 e pH 4 sem agitaccedilatildeo Nas duas sub-secccedilotildees seguintes apresentam-
se respetivamente os resultados obtidos para a variaccedilatildeo ao longo do tempo da CQO e dos
restantes paracircmetros controlados COf NT condutividade e pH
4111 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo da CQO
Ensaios a pH natural sem agitaccedilatildeo
Realizaram-se 6 ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo de forma a determinar a evoluccedilatildeo
da CQO ao longo do tempo de ensaio Os resultados obtidos encontram-se na Tabela 6 e na
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
27
Figura 6 que tambeacutem contecircm informaccedilatildeo relativa agrave meacutedia e ao desvio padratildeo para os
resultados obtidos nos diferentes ensaios
Tabela 6 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo com a
respetiva meacutedia e desvio padratildeo
CQO g O2L
-1
t min A B C D E F Meacutedia DP
0 1851 1758 1866 1717 1775 1799 1794 057
10 1737
1683
1710 038
20 1701 1647
1674 038
30 1571
1522
1546 035
40 1593 1465 1499
1519 066
50 1411
1411
60 1350 1336
1328 1286 1331 1326 024
80 1278 1199 1300
1259 053
100 1244 1074
938
1085 153
120 1109 951 996
823 955 967 103
130
993
993
140
796 798
797 002
150
787 724
756 045
160
783 669
726 080
170
794 722
758 051
180
697 707 584 727 679 064
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 6 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo para as amostras recolhidas no ensaio de EC a pH natural
sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios A a F realizados
Consultando a Tabela 6 podemos concluir que em meacutedia para as 3 h de ensaio foram
removidos cerca de 11 g O2L-1 o que corresponde a uma remoccedilatildeo de CQO de 62
A anaacutelise da Figura 6 permite verificar que para o tempo de 180 minutos se comeccedila a verificar
a tendecircncia para a formaccedilatildeo de um patamar na curva ajustada aos dados experimentais o que
significa que se estaacute perto de se atingir o maacuteximo de remoccedilatildeo de CQO com uma eficiecircncia
energeacutetica aceitaacutevel
Ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo
Nos 4 ensaios de EC realizados a pH natural com agitaccedilatildeo (100 rpm) cujos resultados de CQO
se encontram na Tabela 7 e na Figura 7 verifica-se tal como no caso anterior uma boa
reprodutibilidade dos resultados A curva ajustada agrave meacutedia dos resultados apresenta uma
clara tendecircncia para formar um patamar a tempo inferior ao verificado no ensaio sem
agitaccedilatildeo Este facto traduz-se numa remoccedilatildeo de CQO menor que foi aqui de apenas 36 ao
fim de 3 h
Nestes ensaios pretendia-se minimizar problemas de passivaccedilatildeo do eleacutetrodo aumentando a
eficiecircncia EC Poreacutem a remoccedilatildeo da CQO foi menor provavelmente porque a agitaccedilatildeo
destruiacutea os flocos formados
y = 5E-07x3 - 4E-05x2 - 0071x + 17896 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
A
B
C
D
E
F
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 7 ndash Resultados da variaccedilatildeo da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC
realizados a pH natural com agitaccedilatildeo
CQO g O2L-1
t min G H I J Meacutedia DP
0 1736 1817 1845 1698 1774 069
10
1800
1592 1696 147
30
1645
1529 1587 082
40 1601
1429 1515 121
60
1523 1445
1484 055
80 1381
1262 1321 084
100
1341
1212 1276 091
120 1218
1229
1224
130 1213
1125 1169 062
140 1236 1270
1253
150 1094
1087 1090
160 1086 1150
1118
170 1138 1193
1166
180 1138 1264 1196 965 1141 128
Figura 7 ndash Valores da CQO das amostras recolhidas ao longo do tempo nos ensaios de EC realizados a pH
natural com agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
y = 3E-07x3 + 8E-05x2 - 00603x + 17635 Rsup2 = 097
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
G
H
I
J
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Ensaios a pH 6 sem agitaccedilatildeo
Para os 4 ensaios de EC realizadas a pH inicial 6 sem agitaccedilatildeo cujos resultados da CQO para
as amostras recolhidas se encontram na Tabela 8 e Figura 8 o pH da amostra foi ajustado
com H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC
Mais uma vez foi obtido o ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos resultados experimentais
com uma boa correlaccedilatildeo observando-se a formaccedilatildeo de um patamar para tempos superiores a
160 min A remoccedilatildeo total de CQO nas 3 h de ensaios foi de 64 ligeiramente superior ao
valor observando para o ensaio em que natildeo foi efetuada correccedilatildeo ao pH inicial da suspensatildeo
Tabela 8 ndash Resultados de CQO obtidos para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a pH 6
sem agitaccedilatildeo bem como a meacutedia e o desvio padratildeo para esses resultados
CQO g O2L
-1
t min K L M N Meacutedia DP
0 1758 1758 1848 1758 1780 045
10 1726
1758
1742 023
30
1544 1567 1555 016
40
1379
1379
60 1119
1206 1242 1189 063
80
986
1099 1043 081
100 810
904
857 066
120
831
826 828 003
130
721
721
140 647 683 733
687 043
150 624 691 719
678 049
160 628 591 731
650 073
170 630 595 707
644 057
180 635 598 689 607 632 041
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
31
Figura 8 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo par os diferentes ensaios de EC realizados a pH 6 sem
agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
Ensaios a pH 4 sem agitaccedilatildeo
Foram realizados 3 ensaios de EC a pH inicial 4 tendo-se efetuado a correccedilatildeo ao pH com
H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC Os resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO nos
diferentes ensaios encontram-se na Tabela 9 e na Figura 9 A meacutedia e o desvio padratildeo
apresentados na tabela foram calculados apenas com dois dos ensaios O e P uma vez que os
resultados obtidos no ensaio Q se afastam muito dos obtidos nos outros ensaios tal como se
pode verificar na Figura 9 Este resultado diferente ainda que com um andamento idecircntico
deve estar relacionado com algum erro experimental cometido
Uma equaccedilatildeo do 3ordm grau tambeacutem se ajusta com uma boa correlaccedilatildeo agrave meacutedia dos resultados
experimentais obtidos apresentando uma espeacutecie de patamar inicial para aleacutem do jaacute
habitual patamar final O andamento inicial da curva deve estar relacionado com a formaccedilatildeo
no iniacutecio do ensaio de partiacuteculas muito finas que vatildeo posteriormente dar origem aos
agregados que sedimentam Estas partiacuteculas finas levam mais tempo a sedimentar e
ldquocontaminamrdquo com mais facilidade as amostras recolhidas para a determinaccedilatildeo da CQO
dando origem a valores mais elevados
No cocircmputo geral a remoccedilatildeo da CQO foi inferior agrave dos outros ensaios realizados sem
agitaccedilatildeo tendo sido de 53
y = 1E-06x3 + 6E-05x2 - 01082x + 18182 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
K
L
M
N
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 9 ndash Resultados da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC realizados a pH 4
sem agitaccedilatildeo
CQO mg L-1
t min O P Q Meacutedia DP
0 1466 1342 1448 1404 067
10
1361 1491 1361 092
30
1363 1532 1363 120
40
1384
60
1074
1074
80 1071
1293 1071 157
100
813 1180 813 259
120 731
1062 731 234
130 679
679
140 721 635 1132 678 265
150 590 682
636 065
160 586 641 889 613 162
170 604 634
619 022
180 494 574 920 534 227
Figura 9 ndash Valores da CQO para as amostras recolhidas ao longo do tempo de EC para o ensaio realizado
a pH 4 sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia dos ensaios O e P
y = 2E-06x3 - 00006x2 - 00205x + 14095 Rsup2 = 098
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
O
P
Q
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
33
4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade
e pH
Na Tabela 10 e na Figura 10 encontram-se os resultados obtidos para as variaccedilotildees de COf e de
NT nos ensaios realizados a pH natural sem e com agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo As
remoccedilotildees globais de COf para as diferentes condiccedilotildees experimentais apresentam posiccedilotildees
relativas semelhantes agraves observadas para a CQO o que eacute explicado pelo facto da remoccedilatildeo da
carga orgacircnica nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo se dar essencialmente por
floculaccedilatildeocoagulaccedilatildeo com apenas uma reduzida remoccedilatildeo de carga orgacircnica por oxidaccedilatildeo
anoacutedica
Quanto agraves remoccedilotildees de azoto total satildeo bastante mais reduzidas e com um padratildeo idecircntico ao
observado pelo COf e pela CQO Esta menor remoccedilatildeo do NT pode estar relacionada com o
facto do azoto total englobar diferentes formas de azoto e o processo de EC poder ser mais
adequado para a remoccedilatildeo de algumas das formas
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH independentemente do seu valor inicial observa-se um aumento ao
longo dos ensaios sendo o valor final do pH das suspensotildees ao fim de 3 h de
aproximadamente 13 Esta subida do pH estaacute relacionada com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que
estatildeo na base da formaccedilatildeo de flocos e que iraacute levar agrave remoccedilatildeo da carga orgacircnica da
suspensatildeo
Em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo da condutividade ao longo dos ensaios observam-se que ao longo dos
ensaios realizados a diferentes condiccedilotildees experimentais sucessivos aumentos e reduccedilotildees
Estes periacuteodos devem estar relacionados respetivamente com fases de maior formaccedilatildeo de
hidroacutexidos com elevada condutividade com fases de formaccedilatildeo de flocos e consequente
precipitaccedilatildeo e reduccedilatildeo de condutividade
Tabela 10 - Remoccedilotildees de COf e de NT obtidas nos ensaios de EC a pH natural sem e com
agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo
Remoccedilatildeo COf NT
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 60 37
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo 100 rpm 50 28
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo 70 43
2611 - pH 4 - s agitaccedilatildeo 57 33
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 10 ndash Variaccedilatildeo da COf e NT relativos no tempo para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a)
pH natural sem agitaccedilatildeo b) pH 6 sem agitaccedilatildeo c) pH 4 sem agitaccedilatildeo d) pH natural com agitaccedilatildeo
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
Tempo minutos
pH natural com agitaccedilatildeo
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH natural
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempominutos
pH 6
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH 4
COf NT
a) b)
c) d)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 11 ndash Valores da condutividade e do pH para as amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC
realizados sem agitaccedilatildeo a) pH natural b) pH 6 e c) pH 4
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12 com o objetivo de estudar o
efeito da diluiccedilatildeo sobre a eficiecircncia do meacutetodo Na Tabela 11 e na Figura 12 encontram-se os
resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo de ensaio para os dois testes
realizados bem como a meacutedia e o desvio padratildeo dos dados recolhidos Observa-se uma
grande dispersatildeo de resultados na parte final do ensaio apoacutes 2 h que se traduz num
coeficiente de correlaccedilatildeo da equaccedilatildeo de 3ordf ordem ajustada aos dados experimentais pior
que os anteriores Para este resultado tambeacutem teraacute contribuiacutedo o facto de apenas se terem
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 6
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 4
Cond
pH
pH
a) b)
c)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
36
realizado 2 ensaios Tal como nos casos anteriores observou-se a tendecircncia para a formaccedilatildeo
de um patamar na curva ajustada para tempos superiores a 2 h
Apesar da remoccedilatildeo da CQO ter sido de cerca de 72 valor mais elevado do que nos ensaios
sem diluiccedilatildeo note-se que a remoccedilatildeo absoluta de CQO for muito inferior tendo sido cerca de
6 g Lmdash1 quando nos casos anteriores se tinham observado valores superiores a 11 g Lmdash1
Tabela 11 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
CQO g O2L
-1
t min R S Meacutedia DP
0 785 900 843 081
10
866 866
30 601 669 635 049
60
538 538
100 379 449 414 050
120 293
293
130 270
270
140 281 350 315 049
150 201 346 273 102
160 200 360 280 114
170 197 382 290 131
180 162 314 238 108
Figura 12 ndash Variaccedilatildeo da CQO das amostras recolhidas ao longo da EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
y = -8E-08x3 + 00002x2 - 00704x + 8727 Rsup2 = 098
00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
R
S
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Quanto agrave variaccedilatildeo do pH ao longo dos ensaios (Figura 13) foi idecircntica agrave dos ensaios sem
diluiccedilatildeo ie aumentou durante o ensaio ateacute atingir o valor de aproximadamente 13 e
mantendo-se nesse valor ateacute ao fim do ensaio A variaccedilatildeo da condutividade (Figura 13)
apresentou tambeacutem um comportamento semelhante ao dos ensaios sem diluiccedilatildeo embora com
variaccedilotildees menos bruscas o que eacute normal pois a concentraccedilatildeo de poluentes existentes e
hidroacutexidos formados estaacute reduzida a metade
Figura 13 ndash Variaccedilatildeo da condutividade e do pH ao longo EC realizado a pH natural com diluiccedilatildeo de 12
sem agitaccedilatildeo
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados
Na Figura 14 comparam-se as remoccedilotildees relativas de CQO de COf e de NT para os ensaios
realizados a diferentes valores de pH inicial sem agitaccedilatildeo Verifica-se que as maiores
remoccedilotildees de CQO foram obtidas para pH inicial natural e 6 A este uacuteltimo pH tambeacutem se
observaram as maiores remoccedilotildees absolutas de COf e de TN
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural com diluiccedilatildeo
Cond pH
pH
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Figura 14 - Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e NT obtidas apoacutes 3h de tratamento de EC a pH
inicial natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo
Quando se comparam os ensaios realizados a pH natural com e sem agitaccedilatildeo (Figura 15)
observam-se remoccedilotildees absolutas de CQO de COf e de NT superiores para o ensaio realizado
sem agitaccedilatildeo Efetivamente a agitaccedilatildeo parece natildeo favorecer a formaccedilatildeo dos flocos ou
mesmo provocar a sua desagregaccedilatildeo
Aparentemente o facto de diluir o lixiviado original antes de efetuar o ensaio de
eletrocoagulaccedilatildeo tambeacutem natildeo introduz alteraccedilotildees positivas nos resultados pois a diluiccedilatildeo
leva a que as remoccedilotildees absolutas dos paracircmetros em anaacutelise decresccedilam significativamente
(Figura 16) O efeito da concentraccedilatildeo parece ser de extrema importacircncia sendo que quando
a concentraccedilatildeo eacute superior se devem formar flocos com massa criacutetica para sedimentarem com
maior facilidade
Na Figura 17 faz-se uma anaacutelise da remoccedilatildeo absoluta da CQO nas diferentes horas de ensaio
para os testes realizados a diferentes valores de pH inicial com e sem agitaccedilatildeo Verifica-se
que
A pH natural sem agitaccedilatildeo a remoccedilatildeo da CQO eacute a mais regular ao longo do tempo
Para os ensaios realizados a pH inicial 4 e 6 a remoccedilatildeo para a 3ordf hora eacute bastante
inferior agraves remoccedilotildees obtidas para as duas primeiras horas
Nos ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo a remoccedilatildeo durante a 3ordf hora eacute
miacutenima natildeo se justificando o prolongamento do ensaio para aleacutem de 2 h
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
39
verificamos uma remoccedilatildeo mais elevada da CQO na primeira hora de ensaio a pH 6 sem
agitaccedilatildeo Relativamente agrave segunda hora natildeo se verifica diferenccedilas significativas No entanto
na 3ordf hora verifica-se uma maior remoccedilatildeo no ensaio a pH natural sem agitaccedilatildeo
Figura 15 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC a pH inicial
natural com e sem agitaccedilatildeo
Figura 16 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC realizada a pH
inicial natural com e sem diluiccedilatildeo da amostra inicial
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 11 - pH natural - c agitaccedilatildeo 100 rpm
X0-X
CQO
COf
NT
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 12 - pH natural - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
40
Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
41
Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
42
Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
43
Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
44
Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
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Na oxidaccedilatildeo indireta onde um mediador (HClO H2S2O8 HO e outros) eacute eletroquimicamente
gerado para efetuar a oxidaccedilatildeo (Deng and Englehardt 2007 Anglada et al 2009) As reaccedilotildees
responsaacuteveis pela oxidaccedilatildeo indireta durante a oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica satildeo as seguintes (Deng
and Englehardt 2007)
Reaccedilotildees anoacutedicas
(10)
(11)
(12)
Reaccedilotildees no seio da soluccedilatildeo
(13)
(14)
Reaccedilotildees catoacutedicas
(15)
(16)
Eletro-Fenton
Existem sistemas hiacutebridos que consistem em processos de oxidaccedilatildeo diferentes tais como
oxidaccedilatildeo Fenton sendo um meacutetodo frequentemente usado com o objetivo de aumentara
eficiecircncia dos meacutetodos eletroquiacutemicos (Atmaca 2009)
O processo Fenton tem atraiacutedo grande interesse devido agrave sua capacidade de gerar radicais
hidroxilo (HO) atraveacutes da decomposiccedilatildeo de H2O2 por Fe2+ em condiccedilotildees aacutecidas Aleacutem disso
pode ser aplicada a uma vasta gama de poluentes orgacircnicos devido agrave sua simplicidade e
facilidade de aplicaccedilatildeo em condiccedilotildees suaves de temperatura e pressatildeo A eficiecircncia deste
processo pode ser consideravelmente melhorada pela aplicaccedilatildeo de eletricidade para gerar
radicais HO adicionais chamando assim processo eletro-Fenton O processo eletro-Fenton
inclui as vantagens combinadas de eletroquiacutemica e os meacutetodos de tratamento Fenton Este
processo permite a produccedilatildeo de mais radicais HO sendo reforccedilada a oxidaccedilatildeo dos compostos
orgacircnicos Em meio aacutecido o poder oxidante de H2O2 pode ser melhorado com o meacutetodo
eletro-Fenton onde uma pequena quantidade de Fe2+ eacute adicionada como catalisador na
soluccedilatildeo contaminada para gerar HO e Fe3+ das reaccedilotildees de Fenton (Mohajeri et al 2010)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 3 ndash Materiais e Meacutetodos
O efluente utilizado neste trabalho foi recolhido agrave entrada do tratamento bioloacutegico numa
ETRS A amostra recolhida foi caraterizada tendo em conta os seguintes paracircmetros CQO
COf soacutelidos totais (ST) soacutelidos suspensos (SS) soacutelidos dissolvidos (SD) azoto amoniacal (N-
NH3) e azoto de Kjeldhal (NTK) Todas as anaacutelises foram efetuadas de acordo com o Standard
Methods encontrando-se as teacutecnicas usadas respectivamente nos anexos 1 a 3 Durante os
ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo forma recolhidas amostras agraves quais foram efetuadas as seguintes
anaacutelises CQO Carbono Orgacircnico Filtrado (COf) Azoto Total (NT) pH e condutividade
Nos pontos seguintes descrevem-se os reagentes os meacutetodos e as teacutecnicas utilizadas ao longo
do trabalho
31 ndash Reagentes
Na Tabela 2 encontram-se listados os reagentes usados para as vaacuterias determinaccedilotildees
analiacuteticas bem como o seu grau de pureza e marca
Tabela 2 ndash Reagentes utilizados na eletrocoagulaccedilatildeo e nos meacutetodos de anaacutelise
Reagentes Grau de Pureza Marca
Ensaios de EC e
determinaccedilotildees COf H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
CQO
K2Cr2O7 99 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
Ag2SO4 985 Carlo Erba
HgSO4 99 Fluka
FeH20N2O14S2 995 Merck
N-NH3 e TKN
NaOH 98 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
H3BO3 998 Panreac
K2SO4 998 AnalaR NORMAPUR
CuSO4 99-1005 Merck
Na2S2O3 1004 AnalaR NORMAPUR
Na2B4O7middot10H2O 995-105 Scharlau
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32 ndash Paracircmetros de Controlo
Todos os paracircmetros de controlo foram determinados de acordo os meacutetodos que se encontram
nos anexos 1 a 3
Carecircncia Quiacutemica de Oxigeacutenio
A CQO foi determinada em todas as amostras apoacutes o ensaio de EC A determinaccedilatildeo foi atraveacutes
do meacutetodo tritrimeacutetrico em refluxo fechado (anexo 1)
O digestor utilizado foi um Spectroquant TR 420 e o titulador automaacutetico foi da Metrohm 876
Dosimat plus
Carbono Orgacircnico filtrado e Azoto total
O COf e o azoto total foram determinados em todas as amostras apoacutes o tratamento de EC
utilizando o equipamento Total Organic Carbon Analyzer da Shimadzu TOC-V CSH O meacutetodo
usado para determinar este paracircmetro foi o meacutetodo da combustatildeo a alta temperatura Antes
de proceder agrave medida do COf no referido aparelho as amostras da EC foram filtradas com
filtros de 1 μm e acidificadas com H2SO4 de forma a atingir pH 3 ndash 4
pH
Mediu-se o pH das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC no equipamento pHmeter
HI 931400
Condutividade
As medidas de condutividade das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC foram
efetuadas com um condutiviacutemetro Mettler Toledo
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33 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Apoacutes a caraterizaccedilatildeo inicial das amostras realizaram-se os ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo com
o objetivo de precipitar a mateacuteria suspensa e dissolvida existente no lixiviado Numa
primeira fase de tratamento com EC foram feitos ensaios de otimizaccedilatildeo das condiccedilotildees a
aplicar tendo-se variado primeiro a diferenccedila de potencial aplicada (entre 6 e 12 V)
Verificou-se que natildeo havia uma boa reprodutibilidade das condiccedilotildees experimentais pelo que
se passou a aplicar uma intensidade de corrente constante 25 A apresentando-se nesta
dissertaccedilatildeo apenas estes uacuteltimos resultados Foram realizados ensaios de 3 horas a pH
natural pH 6 e a pH 4 com agitaccedilatildeo (100 rpm) e sem agitaccedilatildeo com diluiccedilatildeo (12) e sem
diluiccedilatildeo A Fabela 3 apresenta um resumo dos ensaios realizados Todos os ensaios foram
repetidos tendo sido efetuados dois a cinco ensaios para cada condiccedilatildeo experimental a
testar e as amostras recolhidas a intervalos de tempo diferentes para inferir da
reprodutibilidade dos resultados experimentais O tratamento foi realizado com acircnodos e
caacutetodos de ferro ambos com aacutereas de 40 cm2 A Figura 5 ilustra o esquema de montagem
experimental usada na EC
Figura 5 - Montagem experimental usada no tratamento de EC Legenda 1 ndash Fonte de alimentaccedilatildeo
2 ndash Eleacutetrodos de ferro 3 ndash Ceacutelula contendo o lixiviado 4 ndash Agitador magneacutetico 5 ndash Placa de agitaccedilatildeo
0000
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
24
Tabela 3 ndash Resumo das vaacuterias condiccedilotildees aplicadas ao longo dos ensaios realizados com uma intensidade
de corrente aplicada de 25 A
Diluiccedilatildeo Agitaccedilatildeo pH inicial
11
sem 4
sem 6
sem natural (83)
Com (100 rpm) natural (8hellip)
12 sem natural (83)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
25
Capiacutetulo 4 ndash Resultados e Discussatildeo
Este capiacutetulo encontra-se dividido em duas partes a primeira onde satildeo apresentados os
resultados obtidos nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo das amostras de lixiviado e a segunda
que conteacutem caacutelculos relacionados com remoccedilotildees especiacuteficas de carga orgacircnica por consumo
de ferro e de energia eleacutetrica
As amostras utilizadas neste estudo foram obtidas no aterro sanitaacuterio da Resistrela na
Capinha Concelho do Fundatildeo As amostras foram recolhidas no tanque de equalizaccedilatildeo agrave
entrada do tratamento bioloacutegico aiacute existente em Fevereiro de 2012 Nas Tabelas 4 e 5
apresentam-se os resultados obtidos na caracterizaccedilatildeo da amostra recolhida Para a
determinaccedilatildeo da CQO e do COf foram ensaiadas diferentes diluiccedilotildees tendo-se verificado que
as mais adequadas eram respetivamente 150 e 1200 Esta eacute uma amostra tiacutepica de um
lixiviado novo dada a sua CQO
Tabela 4 ndash Resultados de CQO e COf obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Diluiccedilatildeo CQO CQO mg O2L-1 Diluiccedilatildeo COf COf mgL-1
150 17622
1100 7196
125 17517
120 17515 1200 7310
110 10325
Tabela 5 ndash Resultados de condutividade pH ST SS SD azoto amoniacal e azoto total de Kjeldahl
obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Condutividade (15 ordmC) mscm-1 pH STgL-1 SSgL-1 SDgL-1 N-NH3
mgL-1
NTK
mgL-1
294 837 2370 115 2270 4485 5141
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
26
41 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Nesta secccedilatildeo encontram-se os resultados obtidos para as diferentes condiccedilotildees experimentais
ensaiadas tal como se encontra descrito na Tabela 3 Tal como jaacute foi referido anteriormente
todos os ensaios aqui apresentados foram realizados a uma intensidade de corrente aplicada
de 25 A
Cada uma das diferentes condiccedilotildees experimentais ensaiadas for repetida uma ou vaacuterias
vezes Para evitar grandes variaccedilotildees no volume dos ensaios e em simultacircneo haver
determinaccedilotildees da CQO a intervalos de tempos reduzidos as amostras em cada uma das
repeticcedilotildees foram recolhidas a tempos diferentes Deste modo por vezes para um
determinado tempo temos apenas um valor do paracircmetro em estudo ao qual continuamos a
chamar incorretamente ldquomeacutediardquo e para o qual consequentemente natildeo existe desvio
padratildeo A esses valores meacutedios da CQO foram ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau Na realidade
em alguns dos casos o ajuste de uma exponencial ou equaccedilatildeo do 2ordm grau podia ter sido
conseguido com resultados igualmente bons Contudo por razotildees de consistecircncia foram
sempre ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau
Para os outros paracircmetros de anaacutelise usados neste estudo COf NT pH e condutividade as
determinaccedilotildees natildeo foram tatildeo exaustivas apesar de terem sido calculadas sempre para mais
do que um ensaio Contudo seratildeo apresentados apenas os resultados para o ensaio em que
foram recolhidas mais amostras e que portanto apresenta um maior nuacutemero de resultados
411 ndash Amostras sem diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC agraves amostras de lixiviado sem diluiccedilatildeo a pH inicial natural com
e sem agitaccedilatildeo e a pH 6 e pH 4 sem agitaccedilatildeo Nas duas sub-secccedilotildees seguintes apresentam-
se respetivamente os resultados obtidos para a variaccedilatildeo ao longo do tempo da CQO e dos
restantes paracircmetros controlados COf NT condutividade e pH
4111 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo da CQO
Ensaios a pH natural sem agitaccedilatildeo
Realizaram-se 6 ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo de forma a determinar a evoluccedilatildeo
da CQO ao longo do tempo de ensaio Os resultados obtidos encontram-se na Tabela 6 e na
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
27
Figura 6 que tambeacutem contecircm informaccedilatildeo relativa agrave meacutedia e ao desvio padratildeo para os
resultados obtidos nos diferentes ensaios
Tabela 6 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo com a
respetiva meacutedia e desvio padratildeo
CQO g O2L
-1
t min A B C D E F Meacutedia DP
0 1851 1758 1866 1717 1775 1799 1794 057
10 1737
1683
1710 038
20 1701 1647
1674 038
30 1571
1522
1546 035
40 1593 1465 1499
1519 066
50 1411
1411
60 1350 1336
1328 1286 1331 1326 024
80 1278 1199 1300
1259 053
100 1244 1074
938
1085 153
120 1109 951 996
823 955 967 103
130
993
993
140
796 798
797 002
150
787 724
756 045
160
783 669
726 080
170
794 722
758 051
180
697 707 584 727 679 064
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
28
Figura 6 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo para as amostras recolhidas no ensaio de EC a pH natural
sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios A a F realizados
Consultando a Tabela 6 podemos concluir que em meacutedia para as 3 h de ensaio foram
removidos cerca de 11 g O2L-1 o que corresponde a uma remoccedilatildeo de CQO de 62
A anaacutelise da Figura 6 permite verificar que para o tempo de 180 minutos se comeccedila a verificar
a tendecircncia para a formaccedilatildeo de um patamar na curva ajustada aos dados experimentais o que
significa que se estaacute perto de se atingir o maacuteximo de remoccedilatildeo de CQO com uma eficiecircncia
energeacutetica aceitaacutevel
Ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo
Nos 4 ensaios de EC realizados a pH natural com agitaccedilatildeo (100 rpm) cujos resultados de CQO
se encontram na Tabela 7 e na Figura 7 verifica-se tal como no caso anterior uma boa
reprodutibilidade dos resultados A curva ajustada agrave meacutedia dos resultados apresenta uma
clara tendecircncia para formar um patamar a tempo inferior ao verificado no ensaio sem
agitaccedilatildeo Este facto traduz-se numa remoccedilatildeo de CQO menor que foi aqui de apenas 36 ao
fim de 3 h
Nestes ensaios pretendia-se minimizar problemas de passivaccedilatildeo do eleacutetrodo aumentando a
eficiecircncia EC Poreacutem a remoccedilatildeo da CQO foi menor provavelmente porque a agitaccedilatildeo
destruiacutea os flocos formados
y = 5E-07x3 - 4E-05x2 - 0071x + 17896 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
A
B
C
D
E
F
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 7 ndash Resultados da variaccedilatildeo da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC
realizados a pH natural com agitaccedilatildeo
CQO g O2L-1
t min G H I J Meacutedia DP
0 1736 1817 1845 1698 1774 069
10
1800
1592 1696 147
30
1645
1529 1587 082
40 1601
1429 1515 121
60
1523 1445
1484 055
80 1381
1262 1321 084
100
1341
1212 1276 091
120 1218
1229
1224
130 1213
1125 1169 062
140 1236 1270
1253
150 1094
1087 1090
160 1086 1150
1118
170 1138 1193
1166
180 1138 1264 1196 965 1141 128
Figura 7 ndash Valores da CQO das amostras recolhidas ao longo do tempo nos ensaios de EC realizados a pH
natural com agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
y = 3E-07x3 + 8E-05x2 - 00603x + 17635 Rsup2 = 097
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
G
H
I
J
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Ensaios a pH 6 sem agitaccedilatildeo
Para os 4 ensaios de EC realizadas a pH inicial 6 sem agitaccedilatildeo cujos resultados da CQO para
as amostras recolhidas se encontram na Tabela 8 e Figura 8 o pH da amostra foi ajustado
com H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC
Mais uma vez foi obtido o ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos resultados experimentais
com uma boa correlaccedilatildeo observando-se a formaccedilatildeo de um patamar para tempos superiores a
160 min A remoccedilatildeo total de CQO nas 3 h de ensaios foi de 64 ligeiramente superior ao
valor observando para o ensaio em que natildeo foi efetuada correccedilatildeo ao pH inicial da suspensatildeo
Tabela 8 ndash Resultados de CQO obtidos para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a pH 6
sem agitaccedilatildeo bem como a meacutedia e o desvio padratildeo para esses resultados
CQO g O2L
-1
t min K L M N Meacutedia DP
0 1758 1758 1848 1758 1780 045
10 1726
1758
1742 023
30
1544 1567 1555 016
40
1379
1379
60 1119
1206 1242 1189 063
80
986
1099 1043 081
100 810
904
857 066
120
831
826 828 003
130
721
721
140 647 683 733
687 043
150 624 691 719
678 049
160 628 591 731
650 073
170 630 595 707
644 057
180 635 598 689 607 632 041
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 8 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo par os diferentes ensaios de EC realizados a pH 6 sem
agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
Ensaios a pH 4 sem agitaccedilatildeo
Foram realizados 3 ensaios de EC a pH inicial 4 tendo-se efetuado a correccedilatildeo ao pH com
H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC Os resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO nos
diferentes ensaios encontram-se na Tabela 9 e na Figura 9 A meacutedia e o desvio padratildeo
apresentados na tabela foram calculados apenas com dois dos ensaios O e P uma vez que os
resultados obtidos no ensaio Q se afastam muito dos obtidos nos outros ensaios tal como se
pode verificar na Figura 9 Este resultado diferente ainda que com um andamento idecircntico
deve estar relacionado com algum erro experimental cometido
Uma equaccedilatildeo do 3ordm grau tambeacutem se ajusta com uma boa correlaccedilatildeo agrave meacutedia dos resultados
experimentais obtidos apresentando uma espeacutecie de patamar inicial para aleacutem do jaacute
habitual patamar final O andamento inicial da curva deve estar relacionado com a formaccedilatildeo
no iniacutecio do ensaio de partiacuteculas muito finas que vatildeo posteriormente dar origem aos
agregados que sedimentam Estas partiacuteculas finas levam mais tempo a sedimentar e
ldquocontaminamrdquo com mais facilidade as amostras recolhidas para a determinaccedilatildeo da CQO
dando origem a valores mais elevados
No cocircmputo geral a remoccedilatildeo da CQO foi inferior agrave dos outros ensaios realizados sem
agitaccedilatildeo tendo sido de 53
y = 1E-06x3 + 6E-05x2 - 01082x + 18182 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
K
L
M
N
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 9 ndash Resultados da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC realizados a pH 4
sem agitaccedilatildeo
CQO mg L-1
t min O P Q Meacutedia DP
0 1466 1342 1448 1404 067
10
1361 1491 1361 092
30
1363 1532 1363 120
40
1384
60
1074
1074
80 1071
1293 1071 157
100
813 1180 813 259
120 731
1062 731 234
130 679
679
140 721 635 1132 678 265
150 590 682
636 065
160 586 641 889 613 162
170 604 634
619 022
180 494 574 920 534 227
Figura 9 ndash Valores da CQO para as amostras recolhidas ao longo do tempo de EC para o ensaio realizado
a pH 4 sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia dos ensaios O e P
y = 2E-06x3 - 00006x2 - 00205x + 14095 Rsup2 = 098
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
O
P
Q
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
33
4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade
e pH
Na Tabela 10 e na Figura 10 encontram-se os resultados obtidos para as variaccedilotildees de COf e de
NT nos ensaios realizados a pH natural sem e com agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo As
remoccedilotildees globais de COf para as diferentes condiccedilotildees experimentais apresentam posiccedilotildees
relativas semelhantes agraves observadas para a CQO o que eacute explicado pelo facto da remoccedilatildeo da
carga orgacircnica nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo se dar essencialmente por
floculaccedilatildeocoagulaccedilatildeo com apenas uma reduzida remoccedilatildeo de carga orgacircnica por oxidaccedilatildeo
anoacutedica
Quanto agraves remoccedilotildees de azoto total satildeo bastante mais reduzidas e com um padratildeo idecircntico ao
observado pelo COf e pela CQO Esta menor remoccedilatildeo do NT pode estar relacionada com o
facto do azoto total englobar diferentes formas de azoto e o processo de EC poder ser mais
adequado para a remoccedilatildeo de algumas das formas
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH independentemente do seu valor inicial observa-se um aumento ao
longo dos ensaios sendo o valor final do pH das suspensotildees ao fim de 3 h de
aproximadamente 13 Esta subida do pH estaacute relacionada com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que
estatildeo na base da formaccedilatildeo de flocos e que iraacute levar agrave remoccedilatildeo da carga orgacircnica da
suspensatildeo
Em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo da condutividade ao longo dos ensaios observam-se que ao longo dos
ensaios realizados a diferentes condiccedilotildees experimentais sucessivos aumentos e reduccedilotildees
Estes periacuteodos devem estar relacionados respetivamente com fases de maior formaccedilatildeo de
hidroacutexidos com elevada condutividade com fases de formaccedilatildeo de flocos e consequente
precipitaccedilatildeo e reduccedilatildeo de condutividade
Tabela 10 - Remoccedilotildees de COf e de NT obtidas nos ensaios de EC a pH natural sem e com
agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo
Remoccedilatildeo COf NT
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 60 37
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo 100 rpm 50 28
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo 70 43
2611 - pH 4 - s agitaccedilatildeo 57 33
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
34
Figura 10 ndash Variaccedilatildeo da COf e NT relativos no tempo para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a)
pH natural sem agitaccedilatildeo b) pH 6 sem agitaccedilatildeo c) pH 4 sem agitaccedilatildeo d) pH natural com agitaccedilatildeo
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
Tempo minutos
pH natural com agitaccedilatildeo
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH natural
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempominutos
pH 6
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH 4
COf NT
a) b)
c) d)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
35
Figura 11 ndash Valores da condutividade e do pH para as amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC
realizados sem agitaccedilatildeo a) pH natural b) pH 6 e c) pH 4
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12 com o objetivo de estudar o
efeito da diluiccedilatildeo sobre a eficiecircncia do meacutetodo Na Tabela 11 e na Figura 12 encontram-se os
resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo de ensaio para os dois testes
realizados bem como a meacutedia e o desvio padratildeo dos dados recolhidos Observa-se uma
grande dispersatildeo de resultados na parte final do ensaio apoacutes 2 h que se traduz num
coeficiente de correlaccedilatildeo da equaccedilatildeo de 3ordf ordem ajustada aos dados experimentais pior
que os anteriores Para este resultado tambeacutem teraacute contribuiacutedo o facto de apenas se terem
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 6
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 4
Cond
pH
pH
a) b)
c)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
36
realizado 2 ensaios Tal como nos casos anteriores observou-se a tendecircncia para a formaccedilatildeo
de um patamar na curva ajustada para tempos superiores a 2 h
Apesar da remoccedilatildeo da CQO ter sido de cerca de 72 valor mais elevado do que nos ensaios
sem diluiccedilatildeo note-se que a remoccedilatildeo absoluta de CQO for muito inferior tendo sido cerca de
6 g Lmdash1 quando nos casos anteriores se tinham observado valores superiores a 11 g Lmdash1
Tabela 11 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
CQO g O2L
-1
t min R S Meacutedia DP
0 785 900 843 081
10
866 866
30 601 669 635 049
60
538 538
100 379 449 414 050
120 293
293
130 270
270
140 281 350 315 049
150 201 346 273 102
160 200 360 280 114
170 197 382 290 131
180 162 314 238 108
Figura 12 ndash Variaccedilatildeo da CQO das amostras recolhidas ao longo da EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
y = -8E-08x3 + 00002x2 - 00704x + 8727 Rsup2 = 098
00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
R
S
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
37
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH ao longo dos ensaios (Figura 13) foi idecircntica agrave dos ensaios sem
diluiccedilatildeo ie aumentou durante o ensaio ateacute atingir o valor de aproximadamente 13 e
mantendo-se nesse valor ateacute ao fim do ensaio A variaccedilatildeo da condutividade (Figura 13)
apresentou tambeacutem um comportamento semelhante ao dos ensaios sem diluiccedilatildeo embora com
variaccedilotildees menos bruscas o que eacute normal pois a concentraccedilatildeo de poluentes existentes e
hidroacutexidos formados estaacute reduzida a metade
Figura 13 ndash Variaccedilatildeo da condutividade e do pH ao longo EC realizado a pH natural com diluiccedilatildeo de 12
sem agitaccedilatildeo
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados
Na Figura 14 comparam-se as remoccedilotildees relativas de CQO de COf e de NT para os ensaios
realizados a diferentes valores de pH inicial sem agitaccedilatildeo Verifica-se que as maiores
remoccedilotildees de CQO foram obtidas para pH inicial natural e 6 A este uacuteltimo pH tambeacutem se
observaram as maiores remoccedilotildees absolutas de COf e de TN
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural com diluiccedilatildeo
Cond pH
pH
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 14 - Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e NT obtidas apoacutes 3h de tratamento de EC a pH
inicial natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo
Quando se comparam os ensaios realizados a pH natural com e sem agitaccedilatildeo (Figura 15)
observam-se remoccedilotildees absolutas de CQO de COf e de NT superiores para o ensaio realizado
sem agitaccedilatildeo Efetivamente a agitaccedilatildeo parece natildeo favorecer a formaccedilatildeo dos flocos ou
mesmo provocar a sua desagregaccedilatildeo
Aparentemente o facto de diluir o lixiviado original antes de efetuar o ensaio de
eletrocoagulaccedilatildeo tambeacutem natildeo introduz alteraccedilotildees positivas nos resultados pois a diluiccedilatildeo
leva a que as remoccedilotildees absolutas dos paracircmetros em anaacutelise decresccedilam significativamente
(Figura 16) O efeito da concentraccedilatildeo parece ser de extrema importacircncia sendo que quando
a concentraccedilatildeo eacute superior se devem formar flocos com massa criacutetica para sedimentarem com
maior facilidade
Na Figura 17 faz-se uma anaacutelise da remoccedilatildeo absoluta da CQO nas diferentes horas de ensaio
para os testes realizados a diferentes valores de pH inicial com e sem agitaccedilatildeo Verifica-se
que
A pH natural sem agitaccedilatildeo a remoccedilatildeo da CQO eacute a mais regular ao longo do tempo
Para os ensaios realizados a pH inicial 4 e 6 a remoccedilatildeo para a 3ordf hora eacute bastante
inferior agraves remoccedilotildees obtidas para as duas primeiras horas
Nos ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo a remoccedilatildeo durante a 3ordf hora eacute
miacutenima natildeo se justificando o prolongamento do ensaio para aleacutem de 2 h
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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verificamos uma remoccedilatildeo mais elevada da CQO na primeira hora de ensaio a pH 6 sem
agitaccedilatildeo Relativamente agrave segunda hora natildeo se verifica diferenccedilas significativas No entanto
na 3ordf hora verifica-se uma maior remoccedilatildeo no ensaio a pH natural sem agitaccedilatildeo
Figura 15 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC a pH inicial
natural com e sem agitaccedilatildeo
Figura 16 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC realizada a pH
inicial natural com e sem diluiccedilatildeo da amostra inicial
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 11 - pH natural - c agitaccedilatildeo 100 rpm
X0-X
CQO
COf
NT
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 12 - pH natural - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
53
3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
54
Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 3 ndash Materiais e Meacutetodos
O efluente utilizado neste trabalho foi recolhido agrave entrada do tratamento bioloacutegico numa
ETRS A amostra recolhida foi caraterizada tendo em conta os seguintes paracircmetros CQO
COf soacutelidos totais (ST) soacutelidos suspensos (SS) soacutelidos dissolvidos (SD) azoto amoniacal (N-
NH3) e azoto de Kjeldhal (NTK) Todas as anaacutelises foram efetuadas de acordo com o Standard
Methods encontrando-se as teacutecnicas usadas respectivamente nos anexos 1 a 3 Durante os
ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo forma recolhidas amostras agraves quais foram efetuadas as seguintes
anaacutelises CQO Carbono Orgacircnico Filtrado (COf) Azoto Total (NT) pH e condutividade
Nos pontos seguintes descrevem-se os reagentes os meacutetodos e as teacutecnicas utilizadas ao longo
do trabalho
31 ndash Reagentes
Na Tabela 2 encontram-se listados os reagentes usados para as vaacuterias determinaccedilotildees
analiacuteticas bem como o seu grau de pureza e marca
Tabela 2 ndash Reagentes utilizados na eletrocoagulaccedilatildeo e nos meacutetodos de anaacutelise
Reagentes Grau de Pureza Marca
Ensaios de EC e
determinaccedilotildees COf H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
CQO
K2Cr2O7 99 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
Ag2SO4 985 Carlo Erba
HgSO4 99 Fluka
FeH20N2O14S2 995 Merck
N-NH3 e TKN
NaOH 98 Panreac
H2SO4 95-97 Sigma-Aldrich
H3BO3 998 Panreac
K2SO4 998 AnalaR NORMAPUR
CuSO4 99-1005 Merck
Na2S2O3 1004 AnalaR NORMAPUR
Na2B4O7middot10H2O 995-105 Scharlau
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
22
32 ndash Paracircmetros de Controlo
Todos os paracircmetros de controlo foram determinados de acordo os meacutetodos que se encontram
nos anexos 1 a 3
Carecircncia Quiacutemica de Oxigeacutenio
A CQO foi determinada em todas as amostras apoacutes o ensaio de EC A determinaccedilatildeo foi atraveacutes
do meacutetodo tritrimeacutetrico em refluxo fechado (anexo 1)
O digestor utilizado foi um Spectroquant TR 420 e o titulador automaacutetico foi da Metrohm 876
Dosimat plus
Carbono Orgacircnico filtrado e Azoto total
O COf e o azoto total foram determinados em todas as amostras apoacutes o tratamento de EC
utilizando o equipamento Total Organic Carbon Analyzer da Shimadzu TOC-V CSH O meacutetodo
usado para determinar este paracircmetro foi o meacutetodo da combustatildeo a alta temperatura Antes
de proceder agrave medida do COf no referido aparelho as amostras da EC foram filtradas com
filtros de 1 μm e acidificadas com H2SO4 de forma a atingir pH 3 ndash 4
pH
Mediu-se o pH das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC no equipamento pHmeter
HI 931400
Condutividade
As medidas de condutividade das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC foram
efetuadas com um condutiviacutemetro Mettler Toledo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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33 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Apoacutes a caraterizaccedilatildeo inicial das amostras realizaram-se os ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo com
o objetivo de precipitar a mateacuteria suspensa e dissolvida existente no lixiviado Numa
primeira fase de tratamento com EC foram feitos ensaios de otimizaccedilatildeo das condiccedilotildees a
aplicar tendo-se variado primeiro a diferenccedila de potencial aplicada (entre 6 e 12 V)
Verificou-se que natildeo havia uma boa reprodutibilidade das condiccedilotildees experimentais pelo que
se passou a aplicar uma intensidade de corrente constante 25 A apresentando-se nesta
dissertaccedilatildeo apenas estes uacuteltimos resultados Foram realizados ensaios de 3 horas a pH
natural pH 6 e a pH 4 com agitaccedilatildeo (100 rpm) e sem agitaccedilatildeo com diluiccedilatildeo (12) e sem
diluiccedilatildeo A Fabela 3 apresenta um resumo dos ensaios realizados Todos os ensaios foram
repetidos tendo sido efetuados dois a cinco ensaios para cada condiccedilatildeo experimental a
testar e as amostras recolhidas a intervalos de tempo diferentes para inferir da
reprodutibilidade dos resultados experimentais O tratamento foi realizado com acircnodos e
caacutetodos de ferro ambos com aacutereas de 40 cm2 A Figura 5 ilustra o esquema de montagem
experimental usada na EC
Figura 5 - Montagem experimental usada no tratamento de EC Legenda 1 ndash Fonte de alimentaccedilatildeo
2 ndash Eleacutetrodos de ferro 3 ndash Ceacutelula contendo o lixiviado 4 ndash Agitador magneacutetico 5 ndash Placa de agitaccedilatildeo
0000
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 3 ndash Resumo das vaacuterias condiccedilotildees aplicadas ao longo dos ensaios realizados com uma intensidade
de corrente aplicada de 25 A
Diluiccedilatildeo Agitaccedilatildeo pH inicial
11
sem 4
sem 6
sem natural (83)
Com (100 rpm) natural (8hellip)
12 sem natural (83)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
25
Capiacutetulo 4 ndash Resultados e Discussatildeo
Este capiacutetulo encontra-se dividido em duas partes a primeira onde satildeo apresentados os
resultados obtidos nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo das amostras de lixiviado e a segunda
que conteacutem caacutelculos relacionados com remoccedilotildees especiacuteficas de carga orgacircnica por consumo
de ferro e de energia eleacutetrica
As amostras utilizadas neste estudo foram obtidas no aterro sanitaacuterio da Resistrela na
Capinha Concelho do Fundatildeo As amostras foram recolhidas no tanque de equalizaccedilatildeo agrave
entrada do tratamento bioloacutegico aiacute existente em Fevereiro de 2012 Nas Tabelas 4 e 5
apresentam-se os resultados obtidos na caracterizaccedilatildeo da amostra recolhida Para a
determinaccedilatildeo da CQO e do COf foram ensaiadas diferentes diluiccedilotildees tendo-se verificado que
as mais adequadas eram respetivamente 150 e 1200 Esta eacute uma amostra tiacutepica de um
lixiviado novo dada a sua CQO
Tabela 4 ndash Resultados de CQO e COf obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Diluiccedilatildeo CQO CQO mg O2L-1 Diluiccedilatildeo COf COf mgL-1
150 17622
1100 7196
125 17517
120 17515 1200 7310
110 10325
Tabela 5 ndash Resultados de condutividade pH ST SS SD azoto amoniacal e azoto total de Kjeldahl
obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Condutividade (15 ordmC) mscm-1 pH STgL-1 SSgL-1 SDgL-1 N-NH3
mgL-1
NTK
mgL-1
294 837 2370 115 2270 4485 5141
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
26
41 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Nesta secccedilatildeo encontram-se os resultados obtidos para as diferentes condiccedilotildees experimentais
ensaiadas tal como se encontra descrito na Tabela 3 Tal como jaacute foi referido anteriormente
todos os ensaios aqui apresentados foram realizados a uma intensidade de corrente aplicada
de 25 A
Cada uma das diferentes condiccedilotildees experimentais ensaiadas for repetida uma ou vaacuterias
vezes Para evitar grandes variaccedilotildees no volume dos ensaios e em simultacircneo haver
determinaccedilotildees da CQO a intervalos de tempos reduzidos as amostras em cada uma das
repeticcedilotildees foram recolhidas a tempos diferentes Deste modo por vezes para um
determinado tempo temos apenas um valor do paracircmetro em estudo ao qual continuamos a
chamar incorretamente ldquomeacutediardquo e para o qual consequentemente natildeo existe desvio
padratildeo A esses valores meacutedios da CQO foram ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau Na realidade
em alguns dos casos o ajuste de uma exponencial ou equaccedilatildeo do 2ordm grau podia ter sido
conseguido com resultados igualmente bons Contudo por razotildees de consistecircncia foram
sempre ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau
Para os outros paracircmetros de anaacutelise usados neste estudo COf NT pH e condutividade as
determinaccedilotildees natildeo foram tatildeo exaustivas apesar de terem sido calculadas sempre para mais
do que um ensaio Contudo seratildeo apresentados apenas os resultados para o ensaio em que
foram recolhidas mais amostras e que portanto apresenta um maior nuacutemero de resultados
411 ndash Amostras sem diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC agraves amostras de lixiviado sem diluiccedilatildeo a pH inicial natural com
e sem agitaccedilatildeo e a pH 6 e pH 4 sem agitaccedilatildeo Nas duas sub-secccedilotildees seguintes apresentam-
se respetivamente os resultados obtidos para a variaccedilatildeo ao longo do tempo da CQO e dos
restantes paracircmetros controlados COf NT condutividade e pH
4111 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo da CQO
Ensaios a pH natural sem agitaccedilatildeo
Realizaram-se 6 ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo de forma a determinar a evoluccedilatildeo
da CQO ao longo do tempo de ensaio Os resultados obtidos encontram-se na Tabela 6 e na
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
27
Figura 6 que tambeacutem contecircm informaccedilatildeo relativa agrave meacutedia e ao desvio padratildeo para os
resultados obtidos nos diferentes ensaios
Tabela 6 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo com a
respetiva meacutedia e desvio padratildeo
CQO g O2L
-1
t min A B C D E F Meacutedia DP
0 1851 1758 1866 1717 1775 1799 1794 057
10 1737
1683
1710 038
20 1701 1647
1674 038
30 1571
1522
1546 035
40 1593 1465 1499
1519 066
50 1411
1411
60 1350 1336
1328 1286 1331 1326 024
80 1278 1199 1300
1259 053
100 1244 1074
938
1085 153
120 1109 951 996
823 955 967 103
130
993
993
140
796 798
797 002
150
787 724
756 045
160
783 669
726 080
170
794 722
758 051
180
697 707 584 727 679 064
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 6 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo para as amostras recolhidas no ensaio de EC a pH natural
sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios A a F realizados
Consultando a Tabela 6 podemos concluir que em meacutedia para as 3 h de ensaio foram
removidos cerca de 11 g O2L-1 o que corresponde a uma remoccedilatildeo de CQO de 62
A anaacutelise da Figura 6 permite verificar que para o tempo de 180 minutos se comeccedila a verificar
a tendecircncia para a formaccedilatildeo de um patamar na curva ajustada aos dados experimentais o que
significa que se estaacute perto de se atingir o maacuteximo de remoccedilatildeo de CQO com uma eficiecircncia
energeacutetica aceitaacutevel
Ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo
Nos 4 ensaios de EC realizados a pH natural com agitaccedilatildeo (100 rpm) cujos resultados de CQO
se encontram na Tabela 7 e na Figura 7 verifica-se tal como no caso anterior uma boa
reprodutibilidade dos resultados A curva ajustada agrave meacutedia dos resultados apresenta uma
clara tendecircncia para formar um patamar a tempo inferior ao verificado no ensaio sem
agitaccedilatildeo Este facto traduz-se numa remoccedilatildeo de CQO menor que foi aqui de apenas 36 ao
fim de 3 h
Nestes ensaios pretendia-se minimizar problemas de passivaccedilatildeo do eleacutetrodo aumentando a
eficiecircncia EC Poreacutem a remoccedilatildeo da CQO foi menor provavelmente porque a agitaccedilatildeo
destruiacutea os flocos formados
y = 5E-07x3 - 4E-05x2 - 0071x + 17896 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
A
B
C
D
E
F
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 7 ndash Resultados da variaccedilatildeo da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC
realizados a pH natural com agitaccedilatildeo
CQO g O2L-1
t min G H I J Meacutedia DP
0 1736 1817 1845 1698 1774 069
10
1800
1592 1696 147
30
1645
1529 1587 082
40 1601
1429 1515 121
60
1523 1445
1484 055
80 1381
1262 1321 084
100
1341
1212 1276 091
120 1218
1229
1224
130 1213
1125 1169 062
140 1236 1270
1253
150 1094
1087 1090
160 1086 1150
1118
170 1138 1193
1166
180 1138 1264 1196 965 1141 128
Figura 7 ndash Valores da CQO das amostras recolhidas ao longo do tempo nos ensaios de EC realizados a pH
natural com agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
y = 3E-07x3 + 8E-05x2 - 00603x + 17635 Rsup2 = 097
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
G
H
I
J
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Ensaios a pH 6 sem agitaccedilatildeo
Para os 4 ensaios de EC realizadas a pH inicial 6 sem agitaccedilatildeo cujos resultados da CQO para
as amostras recolhidas se encontram na Tabela 8 e Figura 8 o pH da amostra foi ajustado
com H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC
Mais uma vez foi obtido o ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos resultados experimentais
com uma boa correlaccedilatildeo observando-se a formaccedilatildeo de um patamar para tempos superiores a
160 min A remoccedilatildeo total de CQO nas 3 h de ensaios foi de 64 ligeiramente superior ao
valor observando para o ensaio em que natildeo foi efetuada correccedilatildeo ao pH inicial da suspensatildeo
Tabela 8 ndash Resultados de CQO obtidos para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a pH 6
sem agitaccedilatildeo bem como a meacutedia e o desvio padratildeo para esses resultados
CQO g O2L
-1
t min K L M N Meacutedia DP
0 1758 1758 1848 1758 1780 045
10 1726
1758
1742 023
30
1544 1567 1555 016
40
1379
1379
60 1119
1206 1242 1189 063
80
986
1099 1043 081
100 810
904
857 066
120
831
826 828 003
130
721
721
140 647 683 733
687 043
150 624 691 719
678 049
160 628 591 731
650 073
170 630 595 707
644 057
180 635 598 689 607 632 041
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Figura 8 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo par os diferentes ensaios de EC realizados a pH 6 sem
agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
Ensaios a pH 4 sem agitaccedilatildeo
Foram realizados 3 ensaios de EC a pH inicial 4 tendo-se efetuado a correccedilatildeo ao pH com
H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC Os resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO nos
diferentes ensaios encontram-se na Tabela 9 e na Figura 9 A meacutedia e o desvio padratildeo
apresentados na tabela foram calculados apenas com dois dos ensaios O e P uma vez que os
resultados obtidos no ensaio Q se afastam muito dos obtidos nos outros ensaios tal como se
pode verificar na Figura 9 Este resultado diferente ainda que com um andamento idecircntico
deve estar relacionado com algum erro experimental cometido
Uma equaccedilatildeo do 3ordm grau tambeacutem se ajusta com uma boa correlaccedilatildeo agrave meacutedia dos resultados
experimentais obtidos apresentando uma espeacutecie de patamar inicial para aleacutem do jaacute
habitual patamar final O andamento inicial da curva deve estar relacionado com a formaccedilatildeo
no iniacutecio do ensaio de partiacuteculas muito finas que vatildeo posteriormente dar origem aos
agregados que sedimentam Estas partiacuteculas finas levam mais tempo a sedimentar e
ldquocontaminamrdquo com mais facilidade as amostras recolhidas para a determinaccedilatildeo da CQO
dando origem a valores mais elevados
No cocircmputo geral a remoccedilatildeo da CQO foi inferior agrave dos outros ensaios realizados sem
agitaccedilatildeo tendo sido de 53
y = 1E-06x3 + 6E-05x2 - 01082x + 18182 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
K
L
M
N
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 9 ndash Resultados da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC realizados a pH 4
sem agitaccedilatildeo
CQO mg L-1
t min O P Q Meacutedia DP
0 1466 1342 1448 1404 067
10
1361 1491 1361 092
30
1363 1532 1363 120
40
1384
60
1074
1074
80 1071
1293 1071 157
100
813 1180 813 259
120 731
1062 731 234
130 679
679
140 721 635 1132 678 265
150 590 682
636 065
160 586 641 889 613 162
170 604 634
619 022
180 494 574 920 534 227
Figura 9 ndash Valores da CQO para as amostras recolhidas ao longo do tempo de EC para o ensaio realizado
a pH 4 sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia dos ensaios O e P
y = 2E-06x3 - 00006x2 - 00205x + 14095 Rsup2 = 098
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
O
P
Q
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade
e pH
Na Tabela 10 e na Figura 10 encontram-se os resultados obtidos para as variaccedilotildees de COf e de
NT nos ensaios realizados a pH natural sem e com agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo As
remoccedilotildees globais de COf para as diferentes condiccedilotildees experimentais apresentam posiccedilotildees
relativas semelhantes agraves observadas para a CQO o que eacute explicado pelo facto da remoccedilatildeo da
carga orgacircnica nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo se dar essencialmente por
floculaccedilatildeocoagulaccedilatildeo com apenas uma reduzida remoccedilatildeo de carga orgacircnica por oxidaccedilatildeo
anoacutedica
Quanto agraves remoccedilotildees de azoto total satildeo bastante mais reduzidas e com um padratildeo idecircntico ao
observado pelo COf e pela CQO Esta menor remoccedilatildeo do NT pode estar relacionada com o
facto do azoto total englobar diferentes formas de azoto e o processo de EC poder ser mais
adequado para a remoccedilatildeo de algumas das formas
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH independentemente do seu valor inicial observa-se um aumento ao
longo dos ensaios sendo o valor final do pH das suspensotildees ao fim de 3 h de
aproximadamente 13 Esta subida do pH estaacute relacionada com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que
estatildeo na base da formaccedilatildeo de flocos e que iraacute levar agrave remoccedilatildeo da carga orgacircnica da
suspensatildeo
Em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo da condutividade ao longo dos ensaios observam-se que ao longo dos
ensaios realizados a diferentes condiccedilotildees experimentais sucessivos aumentos e reduccedilotildees
Estes periacuteodos devem estar relacionados respetivamente com fases de maior formaccedilatildeo de
hidroacutexidos com elevada condutividade com fases de formaccedilatildeo de flocos e consequente
precipitaccedilatildeo e reduccedilatildeo de condutividade
Tabela 10 - Remoccedilotildees de COf e de NT obtidas nos ensaios de EC a pH natural sem e com
agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo
Remoccedilatildeo COf NT
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 60 37
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo 100 rpm 50 28
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo 70 43
2611 - pH 4 - s agitaccedilatildeo 57 33
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Figura 10 ndash Variaccedilatildeo da COf e NT relativos no tempo para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a)
pH natural sem agitaccedilatildeo b) pH 6 sem agitaccedilatildeo c) pH 4 sem agitaccedilatildeo d) pH natural com agitaccedilatildeo
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
Tempo minutos
pH natural com agitaccedilatildeo
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH natural
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempominutos
pH 6
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH 4
COf NT
a) b)
c) d)
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Figura 11 ndash Valores da condutividade e do pH para as amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC
realizados sem agitaccedilatildeo a) pH natural b) pH 6 e c) pH 4
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12 com o objetivo de estudar o
efeito da diluiccedilatildeo sobre a eficiecircncia do meacutetodo Na Tabela 11 e na Figura 12 encontram-se os
resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo de ensaio para os dois testes
realizados bem como a meacutedia e o desvio padratildeo dos dados recolhidos Observa-se uma
grande dispersatildeo de resultados na parte final do ensaio apoacutes 2 h que se traduz num
coeficiente de correlaccedilatildeo da equaccedilatildeo de 3ordf ordem ajustada aos dados experimentais pior
que os anteriores Para este resultado tambeacutem teraacute contribuiacutedo o facto de apenas se terem
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 6
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 4
Cond
pH
pH
a) b)
c)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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realizado 2 ensaios Tal como nos casos anteriores observou-se a tendecircncia para a formaccedilatildeo
de um patamar na curva ajustada para tempos superiores a 2 h
Apesar da remoccedilatildeo da CQO ter sido de cerca de 72 valor mais elevado do que nos ensaios
sem diluiccedilatildeo note-se que a remoccedilatildeo absoluta de CQO for muito inferior tendo sido cerca de
6 g Lmdash1 quando nos casos anteriores se tinham observado valores superiores a 11 g Lmdash1
Tabela 11 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
CQO g O2L
-1
t min R S Meacutedia DP
0 785 900 843 081
10
866 866
30 601 669 635 049
60
538 538
100 379 449 414 050
120 293
293
130 270
270
140 281 350 315 049
150 201 346 273 102
160 200 360 280 114
170 197 382 290 131
180 162 314 238 108
Figura 12 ndash Variaccedilatildeo da CQO das amostras recolhidas ao longo da EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
y = -8E-08x3 + 00002x2 - 00704x + 8727 Rsup2 = 098
00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
R
S
Meacutedia
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Quanto agrave variaccedilatildeo do pH ao longo dos ensaios (Figura 13) foi idecircntica agrave dos ensaios sem
diluiccedilatildeo ie aumentou durante o ensaio ateacute atingir o valor de aproximadamente 13 e
mantendo-se nesse valor ateacute ao fim do ensaio A variaccedilatildeo da condutividade (Figura 13)
apresentou tambeacutem um comportamento semelhante ao dos ensaios sem diluiccedilatildeo embora com
variaccedilotildees menos bruscas o que eacute normal pois a concentraccedilatildeo de poluentes existentes e
hidroacutexidos formados estaacute reduzida a metade
Figura 13 ndash Variaccedilatildeo da condutividade e do pH ao longo EC realizado a pH natural com diluiccedilatildeo de 12
sem agitaccedilatildeo
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados
Na Figura 14 comparam-se as remoccedilotildees relativas de CQO de COf e de NT para os ensaios
realizados a diferentes valores de pH inicial sem agitaccedilatildeo Verifica-se que as maiores
remoccedilotildees de CQO foram obtidas para pH inicial natural e 6 A este uacuteltimo pH tambeacutem se
observaram as maiores remoccedilotildees absolutas de COf e de TN
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural com diluiccedilatildeo
Cond pH
pH
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Figura 14 - Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e NT obtidas apoacutes 3h de tratamento de EC a pH
inicial natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo
Quando se comparam os ensaios realizados a pH natural com e sem agitaccedilatildeo (Figura 15)
observam-se remoccedilotildees absolutas de CQO de COf e de NT superiores para o ensaio realizado
sem agitaccedilatildeo Efetivamente a agitaccedilatildeo parece natildeo favorecer a formaccedilatildeo dos flocos ou
mesmo provocar a sua desagregaccedilatildeo
Aparentemente o facto de diluir o lixiviado original antes de efetuar o ensaio de
eletrocoagulaccedilatildeo tambeacutem natildeo introduz alteraccedilotildees positivas nos resultados pois a diluiccedilatildeo
leva a que as remoccedilotildees absolutas dos paracircmetros em anaacutelise decresccedilam significativamente
(Figura 16) O efeito da concentraccedilatildeo parece ser de extrema importacircncia sendo que quando
a concentraccedilatildeo eacute superior se devem formar flocos com massa criacutetica para sedimentarem com
maior facilidade
Na Figura 17 faz-se uma anaacutelise da remoccedilatildeo absoluta da CQO nas diferentes horas de ensaio
para os testes realizados a diferentes valores de pH inicial com e sem agitaccedilatildeo Verifica-se
que
A pH natural sem agitaccedilatildeo a remoccedilatildeo da CQO eacute a mais regular ao longo do tempo
Para os ensaios realizados a pH inicial 4 e 6 a remoccedilatildeo para a 3ordf hora eacute bastante
inferior agraves remoccedilotildees obtidas para as duas primeiras horas
Nos ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo a remoccedilatildeo durante a 3ordf hora eacute
miacutenima natildeo se justificando o prolongamento do ensaio para aleacutem de 2 h
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
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verificamos uma remoccedilatildeo mais elevada da CQO na primeira hora de ensaio a pH 6 sem
agitaccedilatildeo Relativamente agrave segunda hora natildeo se verifica diferenccedilas significativas No entanto
na 3ordf hora verifica-se uma maior remoccedilatildeo no ensaio a pH natural sem agitaccedilatildeo
Figura 15 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC a pH inicial
natural com e sem agitaccedilatildeo
Figura 16 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC realizada a pH
inicial natural com e sem diluiccedilatildeo da amostra inicial
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 11 - pH natural - c agitaccedilatildeo 100 rpm
X0-X
CQO
COf
NT
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 12 - pH natural - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
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Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
45
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
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32 ndash Paracircmetros de Controlo
Todos os paracircmetros de controlo foram determinados de acordo os meacutetodos que se encontram
nos anexos 1 a 3
Carecircncia Quiacutemica de Oxigeacutenio
A CQO foi determinada em todas as amostras apoacutes o ensaio de EC A determinaccedilatildeo foi atraveacutes
do meacutetodo tritrimeacutetrico em refluxo fechado (anexo 1)
O digestor utilizado foi um Spectroquant TR 420 e o titulador automaacutetico foi da Metrohm 876
Dosimat plus
Carbono Orgacircnico filtrado e Azoto total
O COf e o azoto total foram determinados em todas as amostras apoacutes o tratamento de EC
utilizando o equipamento Total Organic Carbon Analyzer da Shimadzu TOC-V CSH O meacutetodo
usado para determinar este paracircmetro foi o meacutetodo da combustatildeo a alta temperatura Antes
de proceder agrave medida do COf no referido aparelho as amostras da EC foram filtradas com
filtros de 1 μm e acidificadas com H2SO4 de forma a atingir pH 3 ndash 4
pH
Mediu-se o pH das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC no equipamento pHmeter
HI 931400
Condutividade
As medidas de condutividade das amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC foram
efetuadas com um condutiviacutemetro Mettler Toledo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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33 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Apoacutes a caraterizaccedilatildeo inicial das amostras realizaram-se os ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo com
o objetivo de precipitar a mateacuteria suspensa e dissolvida existente no lixiviado Numa
primeira fase de tratamento com EC foram feitos ensaios de otimizaccedilatildeo das condiccedilotildees a
aplicar tendo-se variado primeiro a diferenccedila de potencial aplicada (entre 6 e 12 V)
Verificou-se que natildeo havia uma boa reprodutibilidade das condiccedilotildees experimentais pelo que
se passou a aplicar uma intensidade de corrente constante 25 A apresentando-se nesta
dissertaccedilatildeo apenas estes uacuteltimos resultados Foram realizados ensaios de 3 horas a pH
natural pH 6 e a pH 4 com agitaccedilatildeo (100 rpm) e sem agitaccedilatildeo com diluiccedilatildeo (12) e sem
diluiccedilatildeo A Fabela 3 apresenta um resumo dos ensaios realizados Todos os ensaios foram
repetidos tendo sido efetuados dois a cinco ensaios para cada condiccedilatildeo experimental a
testar e as amostras recolhidas a intervalos de tempo diferentes para inferir da
reprodutibilidade dos resultados experimentais O tratamento foi realizado com acircnodos e
caacutetodos de ferro ambos com aacutereas de 40 cm2 A Figura 5 ilustra o esquema de montagem
experimental usada na EC
Figura 5 - Montagem experimental usada no tratamento de EC Legenda 1 ndash Fonte de alimentaccedilatildeo
2 ndash Eleacutetrodos de ferro 3 ndash Ceacutelula contendo o lixiviado 4 ndash Agitador magneacutetico 5 ndash Placa de agitaccedilatildeo
0000
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
24
Tabela 3 ndash Resumo das vaacuterias condiccedilotildees aplicadas ao longo dos ensaios realizados com uma intensidade
de corrente aplicada de 25 A
Diluiccedilatildeo Agitaccedilatildeo pH inicial
11
sem 4
sem 6
sem natural (83)
Com (100 rpm) natural (8hellip)
12 sem natural (83)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
25
Capiacutetulo 4 ndash Resultados e Discussatildeo
Este capiacutetulo encontra-se dividido em duas partes a primeira onde satildeo apresentados os
resultados obtidos nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo das amostras de lixiviado e a segunda
que conteacutem caacutelculos relacionados com remoccedilotildees especiacuteficas de carga orgacircnica por consumo
de ferro e de energia eleacutetrica
As amostras utilizadas neste estudo foram obtidas no aterro sanitaacuterio da Resistrela na
Capinha Concelho do Fundatildeo As amostras foram recolhidas no tanque de equalizaccedilatildeo agrave
entrada do tratamento bioloacutegico aiacute existente em Fevereiro de 2012 Nas Tabelas 4 e 5
apresentam-se os resultados obtidos na caracterizaccedilatildeo da amostra recolhida Para a
determinaccedilatildeo da CQO e do COf foram ensaiadas diferentes diluiccedilotildees tendo-se verificado que
as mais adequadas eram respetivamente 150 e 1200 Esta eacute uma amostra tiacutepica de um
lixiviado novo dada a sua CQO
Tabela 4 ndash Resultados de CQO e COf obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Diluiccedilatildeo CQO CQO mg O2L-1 Diluiccedilatildeo COf COf mgL-1
150 17622
1100 7196
125 17517
120 17515 1200 7310
110 10325
Tabela 5 ndash Resultados de condutividade pH ST SS SD azoto amoniacal e azoto total de Kjeldahl
obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Condutividade (15 ordmC) mscm-1 pH STgL-1 SSgL-1 SDgL-1 N-NH3
mgL-1
NTK
mgL-1
294 837 2370 115 2270 4485 5141
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
26
41 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Nesta secccedilatildeo encontram-se os resultados obtidos para as diferentes condiccedilotildees experimentais
ensaiadas tal como se encontra descrito na Tabela 3 Tal como jaacute foi referido anteriormente
todos os ensaios aqui apresentados foram realizados a uma intensidade de corrente aplicada
de 25 A
Cada uma das diferentes condiccedilotildees experimentais ensaiadas for repetida uma ou vaacuterias
vezes Para evitar grandes variaccedilotildees no volume dos ensaios e em simultacircneo haver
determinaccedilotildees da CQO a intervalos de tempos reduzidos as amostras em cada uma das
repeticcedilotildees foram recolhidas a tempos diferentes Deste modo por vezes para um
determinado tempo temos apenas um valor do paracircmetro em estudo ao qual continuamos a
chamar incorretamente ldquomeacutediardquo e para o qual consequentemente natildeo existe desvio
padratildeo A esses valores meacutedios da CQO foram ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau Na realidade
em alguns dos casos o ajuste de uma exponencial ou equaccedilatildeo do 2ordm grau podia ter sido
conseguido com resultados igualmente bons Contudo por razotildees de consistecircncia foram
sempre ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau
Para os outros paracircmetros de anaacutelise usados neste estudo COf NT pH e condutividade as
determinaccedilotildees natildeo foram tatildeo exaustivas apesar de terem sido calculadas sempre para mais
do que um ensaio Contudo seratildeo apresentados apenas os resultados para o ensaio em que
foram recolhidas mais amostras e que portanto apresenta um maior nuacutemero de resultados
411 ndash Amostras sem diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC agraves amostras de lixiviado sem diluiccedilatildeo a pH inicial natural com
e sem agitaccedilatildeo e a pH 6 e pH 4 sem agitaccedilatildeo Nas duas sub-secccedilotildees seguintes apresentam-
se respetivamente os resultados obtidos para a variaccedilatildeo ao longo do tempo da CQO e dos
restantes paracircmetros controlados COf NT condutividade e pH
4111 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo da CQO
Ensaios a pH natural sem agitaccedilatildeo
Realizaram-se 6 ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo de forma a determinar a evoluccedilatildeo
da CQO ao longo do tempo de ensaio Os resultados obtidos encontram-se na Tabela 6 e na
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
27
Figura 6 que tambeacutem contecircm informaccedilatildeo relativa agrave meacutedia e ao desvio padratildeo para os
resultados obtidos nos diferentes ensaios
Tabela 6 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo com a
respetiva meacutedia e desvio padratildeo
CQO g O2L
-1
t min A B C D E F Meacutedia DP
0 1851 1758 1866 1717 1775 1799 1794 057
10 1737
1683
1710 038
20 1701 1647
1674 038
30 1571
1522
1546 035
40 1593 1465 1499
1519 066
50 1411
1411
60 1350 1336
1328 1286 1331 1326 024
80 1278 1199 1300
1259 053
100 1244 1074
938
1085 153
120 1109 951 996
823 955 967 103
130
993
993
140
796 798
797 002
150
787 724
756 045
160
783 669
726 080
170
794 722
758 051
180
697 707 584 727 679 064
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
28
Figura 6 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo para as amostras recolhidas no ensaio de EC a pH natural
sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios A a F realizados
Consultando a Tabela 6 podemos concluir que em meacutedia para as 3 h de ensaio foram
removidos cerca de 11 g O2L-1 o que corresponde a uma remoccedilatildeo de CQO de 62
A anaacutelise da Figura 6 permite verificar que para o tempo de 180 minutos se comeccedila a verificar
a tendecircncia para a formaccedilatildeo de um patamar na curva ajustada aos dados experimentais o que
significa que se estaacute perto de se atingir o maacuteximo de remoccedilatildeo de CQO com uma eficiecircncia
energeacutetica aceitaacutevel
Ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo
Nos 4 ensaios de EC realizados a pH natural com agitaccedilatildeo (100 rpm) cujos resultados de CQO
se encontram na Tabela 7 e na Figura 7 verifica-se tal como no caso anterior uma boa
reprodutibilidade dos resultados A curva ajustada agrave meacutedia dos resultados apresenta uma
clara tendecircncia para formar um patamar a tempo inferior ao verificado no ensaio sem
agitaccedilatildeo Este facto traduz-se numa remoccedilatildeo de CQO menor que foi aqui de apenas 36 ao
fim de 3 h
Nestes ensaios pretendia-se minimizar problemas de passivaccedilatildeo do eleacutetrodo aumentando a
eficiecircncia EC Poreacutem a remoccedilatildeo da CQO foi menor provavelmente porque a agitaccedilatildeo
destruiacutea os flocos formados
y = 5E-07x3 - 4E-05x2 - 0071x + 17896 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
A
B
C
D
E
F
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 7 ndash Resultados da variaccedilatildeo da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC
realizados a pH natural com agitaccedilatildeo
CQO g O2L-1
t min G H I J Meacutedia DP
0 1736 1817 1845 1698 1774 069
10
1800
1592 1696 147
30
1645
1529 1587 082
40 1601
1429 1515 121
60
1523 1445
1484 055
80 1381
1262 1321 084
100
1341
1212 1276 091
120 1218
1229
1224
130 1213
1125 1169 062
140 1236 1270
1253
150 1094
1087 1090
160 1086 1150
1118
170 1138 1193
1166
180 1138 1264 1196 965 1141 128
Figura 7 ndash Valores da CQO das amostras recolhidas ao longo do tempo nos ensaios de EC realizados a pH
natural com agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
y = 3E-07x3 + 8E-05x2 - 00603x + 17635 Rsup2 = 097
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
G
H
I
J
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
30
Ensaios a pH 6 sem agitaccedilatildeo
Para os 4 ensaios de EC realizadas a pH inicial 6 sem agitaccedilatildeo cujos resultados da CQO para
as amostras recolhidas se encontram na Tabela 8 e Figura 8 o pH da amostra foi ajustado
com H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC
Mais uma vez foi obtido o ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos resultados experimentais
com uma boa correlaccedilatildeo observando-se a formaccedilatildeo de um patamar para tempos superiores a
160 min A remoccedilatildeo total de CQO nas 3 h de ensaios foi de 64 ligeiramente superior ao
valor observando para o ensaio em que natildeo foi efetuada correccedilatildeo ao pH inicial da suspensatildeo
Tabela 8 ndash Resultados de CQO obtidos para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a pH 6
sem agitaccedilatildeo bem como a meacutedia e o desvio padratildeo para esses resultados
CQO g O2L
-1
t min K L M N Meacutedia DP
0 1758 1758 1848 1758 1780 045
10 1726
1758
1742 023
30
1544 1567 1555 016
40
1379
1379
60 1119
1206 1242 1189 063
80
986
1099 1043 081
100 810
904
857 066
120
831
826 828 003
130
721
721
140 647 683 733
687 043
150 624 691 719
678 049
160 628 591 731
650 073
170 630 595 707
644 057
180 635 598 689 607 632 041
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Figura 8 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo par os diferentes ensaios de EC realizados a pH 6 sem
agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
Ensaios a pH 4 sem agitaccedilatildeo
Foram realizados 3 ensaios de EC a pH inicial 4 tendo-se efetuado a correccedilatildeo ao pH com
H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC Os resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO nos
diferentes ensaios encontram-se na Tabela 9 e na Figura 9 A meacutedia e o desvio padratildeo
apresentados na tabela foram calculados apenas com dois dos ensaios O e P uma vez que os
resultados obtidos no ensaio Q se afastam muito dos obtidos nos outros ensaios tal como se
pode verificar na Figura 9 Este resultado diferente ainda que com um andamento idecircntico
deve estar relacionado com algum erro experimental cometido
Uma equaccedilatildeo do 3ordm grau tambeacutem se ajusta com uma boa correlaccedilatildeo agrave meacutedia dos resultados
experimentais obtidos apresentando uma espeacutecie de patamar inicial para aleacutem do jaacute
habitual patamar final O andamento inicial da curva deve estar relacionado com a formaccedilatildeo
no iniacutecio do ensaio de partiacuteculas muito finas que vatildeo posteriormente dar origem aos
agregados que sedimentam Estas partiacuteculas finas levam mais tempo a sedimentar e
ldquocontaminamrdquo com mais facilidade as amostras recolhidas para a determinaccedilatildeo da CQO
dando origem a valores mais elevados
No cocircmputo geral a remoccedilatildeo da CQO foi inferior agrave dos outros ensaios realizados sem
agitaccedilatildeo tendo sido de 53
y = 1E-06x3 + 6E-05x2 - 01082x + 18182 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
K
L
M
N
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 9 ndash Resultados da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC realizados a pH 4
sem agitaccedilatildeo
CQO mg L-1
t min O P Q Meacutedia DP
0 1466 1342 1448 1404 067
10
1361 1491 1361 092
30
1363 1532 1363 120
40
1384
60
1074
1074
80 1071
1293 1071 157
100
813 1180 813 259
120 731
1062 731 234
130 679
679
140 721 635 1132 678 265
150 590 682
636 065
160 586 641 889 613 162
170 604 634
619 022
180 494 574 920 534 227
Figura 9 ndash Valores da CQO para as amostras recolhidas ao longo do tempo de EC para o ensaio realizado
a pH 4 sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia dos ensaios O e P
y = 2E-06x3 - 00006x2 - 00205x + 14095 Rsup2 = 098
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
O
P
Q
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
33
4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade
e pH
Na Tabela 10 e na Figura 10 encontram-se os resultados obtidos para as variaccedilotildees de COf e de
NT nos ensaios realizados a pH natural sem e com agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo As
remoccedilotildees globais de COf para as diferentes condiccedilotildees experimentais apresentam posiccedilotildees
relativas semelhantes agraves observadas para a CQO o que eacute explicado pelo facto da remoccedilatildeo da
carga orgacircnica nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo se dar essencialmente por
floculaccedilatildeocoagulaccedilatildeo com apenas uma reduzida remoccedilatildeo de carga orgacircnica por oxidaccedilatildeo
anoacutedica
Quanto agraves remoccedilotildees de azoto total satildeo bastante mais reduzidas e com um padratildeo idecircntico ao
observado pelo COf e pela CQO Esta menor remoccedilatildeo do NT pode estar relacionada com o
facto do azoto total englobar diferentes formas de azoto e o processo de EC poder ser mais
adequado para a remoccedilatildeo de algumas das formas
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH independentemente do seu valor inicial observa-se um aumento ao
longo dos ensaios sendo o valor final do pH das suspensotildees ao fim de 3 h de
aproximadamente 13 Esta subida do pH estaacute relacionada com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que
estatildeo na base da formaccedilatildeo de flocos e que iraacute levar agrave remoccedilatildeo da carga orgacircnica da
suspensatildeo
Em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo da condutividade ao longo dos ensaios observam-se que ao longo dos
ensaios realizados a diferentes condiccedilotildees experimentais sucessivos aumentos e reduccedilotildees
Estes periacuteodos devem estar relacionados respetivamente com fases de maior formaccedilatildeo de
hidroacutexidos com elevada condutividade com fases de formaccedilatildeo de flocos e consequente
precipitaccedilatildeo e reduccedilatildeo de condutividade
Tabela 10 - Remoccedilotildees de COf e de NT obtidas nos ensaios de EC a pH natural sem e com
agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo
Remoccedilatildeo COf NT
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 60 37
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo 100 rpm 50 28
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo 70 43
2611 - pH 4 - s agitaccedilatildeo 57 33
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Figura 10 ndash Variaccedilatildeo da COf e NT relativos no tempo para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a)
pH natural sem agitaccedilatildeo b) pH 6 sem agitaccedilatildeo c) pH 4 sem agitaccedilatildeo d) pH natural com agitaccedilatildeo
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
Tempo minutos
pH natural com agitaccedilatildeo
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH natural
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempominutos
pH 6
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH 4
COf NT
a) b)
c) d)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 11 ndash Valores da condutividade e do pH para as amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC
realizados sem agitaccedilatildeo a) pH natural b) pH 6 e c) pH 4
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12 com o objetivo de estudar o
efeito da diluiccedilatildeo sobre a eficiecircncia do meacutetodo Na Tabela 11 e na Figura 12 encontram-se os
resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo de ensaio para os dois testes
realizados bem como a meacutedia e o desvio padratildeo dos dados recolhidos Observa-se uma
grande dispersatildeo de resultados na parte final do ensaio apoacutes 2 h que se traduz num
coeficiente de correlaccedilatildeo da equaccedilatildeo de 3ordf ordem ajustada aos dados experimentais pior
que os anteriores Para este resultado tambeacutem teraacute contribuiacutedo o facto de apenas se terem
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 6
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 4
Cond
pH
pH
a) b)
c)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
36
realizado 2 ensaios Tal como nos casos anteriores observou-se a tendecircncia para a formaccedilatildeo
de um patamar na curva ajustada para tempos superiores a 2 h
Apesar da remoccedilatildeo da CQO ter sido de cerca de 72 valor mais elevado do que nos ensaios
sem diluiccedilatildeo note-se que a remoccedilatildeo absoluta de CQO for muito inferior tendo sido cerca de
6 g Lmdash1 quando nos casos anteriores se tinham observado valores superiores a 11 g Lmdash1
Tabela 11 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
CQO g O2L
-1
t min R S Meacutedia DP
0 785 900 843 081
10
866 866
30 601 669 635 049
60
538 538
100 379 449 414 050
120 293
293
130 270
270
140 281 350 315 049
150 201 346 273 102
160 200 360 280 114
170 197 382 290 131
180 162 314 238 108
Figura 12 ndash Variaccedilatildeo da CQO das amostras recolhidas ao longo da EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
y = -8E-08x3 + 00002x2 - 00704x + 8727 Rsup2 = 098
00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
R
S
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Quanto agrave variaccedilatildeo do pH ao longo dos ensaios (Figura 13) foi idecircntica agrave dos ensaios sem
diluiccedilatildeo ie aumentou durante o ensaio ateacute atingir o valor de aproximadamente 13 e
mantendo-se nesse valor ateacute ao fim do ensaio A variaccedilatildeo da condutividade (Figura 13)
apresentou tambeacutem um comportamento semelhante ao dos ensaios sem diluiccedilatildeo embora com
variaccedilotildees menos bruscas o que eacute normal pois a concentraccedilatildeo de poluentes existentes e
hidroacutexidos formados estaacute reduzida a metade
Figura 13 ndash Variaccedilatildeo da condutividade e do pH ao longo EC realizado a pH natural com diluiccedilatildeo de 12
sem agitaccedilatildeo
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados
Na Figura 14 comparam-se as remoccedilotildees relativas de CQO de COf e de NT para os ensaios
realizados a diferentes valores de pH inicial sem agitaccedilatildeo Verifica-se que as maiores
remoccedilotildees de CQO foram obtidas para pH inicial natural e 6 A este uacuteltimo pH tambeacutem se
observaram as maiores remoccedilotildees absolutas de COf e de TN
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural com diluiccedilatildeo
Cond pH
pH
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
38
Figura 14 - Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e NT obtidas apoacutes 3h de tratamento de EC a pH
inicial natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo
Quando se comparam os ensaios realizados a pH natural com e sem agitaccedilatildeo (Figura 15)
observam-se remoccedilotildees absolutas de CQO de COf e de NT superiores para o ensaio realizado
sem agitaccedilatildeo Efetivamente a agitaccedilatildeo parece natildeo favorecer a formaccedilatildeo dos flocos ou
mesmo provocar a sua desagregaccedilatildeo
Aparentemente o facto de diluir o lixiviado original antes de efetuar o ensaio de
eletrocoagulaccedilatildeo tambeacutem natildeo introduz alteraccedilotildees positivas nos resultados pois a diluiccedilatildeo
leva a que as remoccedilotildees absolutas dos paracircmetros em anaacutelise decresccedilam significativamente
(Figura 16) O efeito da concentraccedilatildeo parece ser de extrema importacircncia sendo que quando
a concentraccedilatildeo eacute superior se devem formar flocos com massa criacutetica para sedimentarem com
maior facilidade
Na Figura 17 faz-se uma anaacutelise da remoccedilatildeo absoluta da CQO nas diferentes horas de ensaio
para os testes realizados a diferentes valores de pH inicial com e sem agitaccedilatildeo Verifica-se
que
A pH natural sem agitaccedilatildeo a remoccedilatildeo da CQO eacute a mais regular ao longo do tempo
Para os ensaios realizados a pH inicial 4 e 6 a remoccedilatildeo para a 3ordf hora eacute bastante
inferior agraves remoccedilotildees obtidas para as duas primeiras horas
Nos ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo a remoccedilatildeo durante a 3ordf hora eacute
miacutenima natildeo se justificando o prolongamento do ensaio para aleacutem de 2 h
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
39
verificamos uma remoccedilatildeo mais elevada da CQO na primeira hora de ensaio a pH 6 sem
agitaccedilatildeo Relativamente agrave segunda hora natildeo se verifica diferenccedilas significativas No entanto
na 3ordf hora verifica-se uma maior remoccedilatildeo no ensaio a pH natural sem agitaccedilatildeo
Figura 15 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC a pH inicial
natural com e sem agitaccedilatildeo
Figura 16 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC realizada a pH
inicial natural com e sem diluiccedilatildeo da amostra inicial
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 11 - pH natural - c agitaccedilatildeo 100 rpm
X0-X
CQO
COf
NT
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 12 - pH natural - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
40
Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
41
Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
42
Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
53
3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
61
Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
23
33 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Apoacutes a caraterizaccedilatildeo inicial das amostras realizaram-se os ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo com
o objetivo de precipitar a mateacuteria suspensa e dissolvida existente no lixiviado Numa
primeira fase de tratamento com EC foram feitos ensaios de otimizaccedilatildeo das condiccedilotildees a
aplicar tendo-se variado primeiro a diferenccedila de potencial aplicada (entre 6 e 12 V)
Verificou-se que natildeo havia uma boa reprodutibilidade das condiccedilotildees experimentais pelo que
se passou a aplicar uma intensidade de corrente constante 25 A apresentando-se nesta
dissertaccedilatildeo apenas estes uacuteltimos resultados Foram realizados ensaios de 3 horas a pH
natural pH 6 e a pH 4 com agitaccedilatildeo (100 rpm) e sem agitaccedilatildeo com diluiccedilatildeo (12) e sem
diluiccedilatildeo A Fabela 3 apresenta um resumo dos ensaios realizados Todos os ensaios foram
repetidos tendo sido efetuados dois a cinco ensaios para cada condiccedilatildeo experimental a
testar e as amostras recolhidas a intervalos de tempo diferentes para inferir da
reprodutibilidade dos resultados experimentais O tratamento foi realizado com acircnodos e
caacutetodos de ferro ambos com aacutereas de 40 cm2 A Figura 5 ilustra o esquema de montagem
experimental usada na EC
Figura 5 - Montagem experimental usada no tratamento de EC Legenda 1 ndash Fonte de alimentaccedilatildeo
2 ndash Eleacutetrodos de ferro 3 ndash Ceacutelula contendo o lixiviado 4 ndash Agitador magneacutetico 5 ndash Placa de agitaccedilatildeo
0000
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
24
Tabela 3 ndash Resumo das vaacuterias condiccedilotildees aplicadas ao longo dos ensaios realizados com uma intensidade
de corrente aplicada de 25 A
Diluiccedilatildeo Agitaccedilatildeo pH inicial
11
sem 4
sem 6
sem natural (83)
Com (100 rpm) natural (8hellip)
12 sem natural (83)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
25
Capiacutetulo 4 ndash Resultados e Discussatildeo
Este capiacutetulo encontra-se dividido em duas partes a primeira onde satildeo apresentados os
resultados obtidos nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo das amostras de lixiviado e a segunda
que conteacutem caacutelculos relacionados com remoccedilotildees especiacuteficas de carga orgacircnica por consumo
de ferro e de energia eleacutetrica
As amostras utilizadas neste estudo foram obtidas no aterro sanitaacuterio da Resistrela na
Capinha Concelho do Fundatildeo As amostras foram recolhidas no tanque de equalizaccedilatildeo agrave
entrada do tratamento bioloacutegico aiacute existente em Fevereiro de 2012 Nas Tabelas 4 e 5
apresentam-se os resultados obtidos na caracterizaccedilatildeo da amostra recolhida Para a
determinaccedilatildeo da CQO e do COf foram ensaiadas diferentes diluiccedilotildees tendo-se verificado que
as mais adequadas eram respetivamente 150 e 1200 Esta eacute uma amostra tiacutepica de um
lixiviado novo dada a sua CQO
Tabela 4 ndash Resultados de CQO e COf obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Diluiccedilatildeo CQO CQO mg O2L-1 Diluiccedilatildeo COf COf mgL-1
150 17622
1100 7196
125 17517
120 17515 1200 7310
110 10325
Tabela 5 ndash Resultados de condutividade pH ST SS SD azoto amoniacal e azoto total de Kjeldahl
obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Condutividade (15 ordmC) mscm-1 pH STgL-1 SSgL-1 SDgL-1 N-NH3
mgL-1
NTK
mgL-1
294 837 2370 115 2270 4485 5141
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
26
41 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Nesta secccedilatildeo encontram-se os resultados obtidos para as diferentes condiccedilotildees experimentais
ensaiadas tal como se encontra descrito na Tabela 3 Tal como jaacute foi referido anteriormente
todos os ensaios aqui apresentados foram realizados a uma intensidade de corrente aplicada
de 25 A
Cada uma das diferentes condiccedilotildees experimentais ensaiadas for repetida uma ou vaacuterias
vezes Para evitar grandes variaccedilotildees no volume dos ensaios e em simultacircneo haver
determinaccedilotildees da CQO a intervalos de tempos reduzidos as amostras em cada uma das
repeticcedilotildees foram recolhidas a tempos diferentes Deste modo por vezes para um
determinado tempo temos apenas um valor do paracircmetro em estudo ao qual continuamos a
chamar incorretamente ldquomeacutediardquo e para o qual consequentemente natildeo existe desvio
padratildeo A esses valores meacutedios da CQO foram ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau Na realidade
em alguns dos casos o ajuste de uma exponencial ou equaccedilatildeo do 2ordm grau podia ter sido
conseguido com resultados igualmente bons Contudo por razotildees de consistecircncia foram
sempre ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau
Para os outros paracircmetros de anaacutelise usados neste estudo COf NT pH e condutividade as
determinaccedilotildees natildeo foram tatildeo exaustivas apesar de terem sido calculadas sempre para mais
do que um ensaio Contudo seratildeo apresentados apenas os resultados para o ensaio em que
foram recolhidas mais amostras e que portanto apresenta um maior nuacutemero de resultados
411 ndash Amostras sem diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC agraves amostras de lixiviado sem diluiccedilatildeo a pH inicial natural com
e sem agitaccedilatildeo e a pH 6 e pH 4 sem agitaccedilatildeo Nas duas sub-secccedilotildees seguintes apresentam-
se respetivamente os resultados obtidos para a variaccedilatildeo ao longo do tempo da CQO e dos
restantes paracircmetros controlados COf NT condutividade e pH
4111 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo da CQO
Ensaios a pH natural sem agitaccedilatildeo
Realizaram-se 6 ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo de forma a determinar a evoluccedilatildeo
da CQO ao longo do tempo de ensaio Os resultados obtidos encontram-se na Tabela 6 e na
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
27
Figura 6 que tambeacutem contecircm informaccedilatildeo relativa agrave meacutedia e ao desvio padratildeo para os
resultados obtidos nos diferentes ensaios
Tabela 6 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo com a
respetiva meacutedia e desvio padratildeo
CQO g O2L
-1
t min A B C D E F Meacutedia DP
0 1851 1758 1866 1717 1775 1799 1794 057
10 1737
1683
1710 038
20 1701 1647
1674 038
30 1571
1522
1546 035
40 1593 1465 1499
1519 066
50 1411
1411
60 1350 1336
1328 1286 1331 1326 024
80 1278 1199 1300
1259 053
100 1244 1074
938
1085 153
120 1109 951 996
823 955 967 103
130
993
993
140
796 798
797 002
150
787 724
756 045
160
783 669
726 080
170
794 722
758 051
180
697 707 584 727 679 064
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
28
Figura 6 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo para as amostras recolhidas no ensaio de EC a pH natural
sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios A a F realizados
Consultando a Tabela 6 podemos concluir que em meacutedia para as 3 h de ensaio foram
removidos cerca de 11 g O2L-1 o que corresponde a uma remoccedilatildeo de CQO de 62
A anaacutelise da Figura 6 permite verificar que para o tempo de 180 minutos se comeccedila a verificar
a tendecircncia para a formaccedilatildeo de um patamar na curva ajustada aos dados experimentais o que
significa que se estaacute perto de se atingir o maacuteximo de remoccedilatildeo de CQO com uma eficiecircncia
energeacutetica aceitaacutevel
Ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo
Nos 4 ensaios de EC realizados a pH natural com agitaccedilatildeo (100 rpm) cujos resultados de CQO
se encontram na Tabela 7 e na Figura 7 verifica-se tal como no caso anterior uma boa
reprodutibilidade dos resultados A curva ajustada agrave meacutedia dos resultados apresenta uma
clara tendecircncia para formar um patamar a tempo inferior ao verificado no ensaio sem
agitaccedilatildeo Este facto traduz-se numa remoccedilatildeo de CQO menor que foi aqui de apenas 36 ao
fim de 3 h
Nestes ensaios pretendia-se minimizar problemas de passivaccedilatildeo do eleacutetrodo aumentando a
eficiecircncia EC Poreacutem a remoccedilatildeo da CQO foi menor provavelmente porque a agitaccedilatildeo
destruiacutea os flocos formados
y = 5E-07x3 - 4E-05x2 - 0071x + 17896 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
A
B
C
D
E
F
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 7 ndash Resultados da variaccedilatildeo da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC
realizados a pH natural com agitaccedilatildeo
CQO g O2L-1
t min G H I J Meacutedia DP
0 1736 1817 1845 1698 1774 069
10
1800
1592 1696 147
30
1645
1529 1587 082
40 1601
1429 1515 121
60
1523 1445
1484 055
80 1381
1262 1321 084
100
1341
1212 1276 091
120 1218
1229
1224
130 1213
1125 1169 062
140 1236 1270
1253
150 1094
1087 1090
160 1086 1150
1118
170 1138 1193
1166
180 1138 1264 1196 965 1141 128
Figura 7 ndash Valores da CQO das amostras recolhidas ao longo do tempo nos ensaios de EC realizados a pH
natural com agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
y = 3E-07x3 + 8E-05x2 - 00603x + 17635 Rsup2 = 097
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
G
H
I
J
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
30
Ensaios a pH 6 sem agitaccedilatildeo
Para os 4 ensaios de EC realizadas a pH inicial 6 sem agitaccedilatildeo cujos resultados da CQO para
as amostras recolhidas se encontram na Tabela 8 e Figura 8 o pH da amostra foi ajustado
com H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC
Mais uma vez foi obtido o ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos resultados experimentais
com uma boa correlaccedilatildeo observando-se a formaccedilatildeo de um patamar para tempos superiores a
160 min A remoccedilatildeo total de CQO nas 3 h de ensaios foi de 64 ligeiramente superior ao
valor observando para o ensaio em que natildeo foi efetuada correccedilatildeo ao pH inicial da suspensatildeo
Tabela 8 ndash Resultados de CQO obtidos para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a pH 6
sem agitaccedilatildeo bem como a meacutedia e o desvio padratildeo para esses resultados
CQO g O2L
-1
t min K L M N Meacutedia DP
0 1758 1758 1848 1758 1780 045
10 1726
1758
1742 023
30
1544 1567 1555 016
40
1379
1379
60 1119
1206 1242 1189 063
80
986
1099 1043 081
100 810
904
857 066
120
831
826 828 003
130
721
721
140 647 683 733
687 043
150 624 691 719
678 049
160 628 591 731
650 073
170 630 595 707
644 057
180 635 598 689 607 632 041
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
31
Figura 8 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo par os diferentes ensaios de EC realizados a pH 6 sem
agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
Ensaios a pH 4 sem agitaccedilatildeo
Foram realizados 3 ensaios de EC a pH inicial 4 tendo-se efetuado a correccedilatildeo ao pH com
H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC Os resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO nos
diferentes ensaios encontram-se na Tabela 9 e na Figura 9 A meacutedia e o desvio padratildeo
apresentados na tabela foram calculados apenas com dois dos ensaios O e P uma vez que os
resultados obtidos no ensaio Q se afastam muito dos obtidos nos outros ensaios tal como se
pode verificar na Figura 9 Este resultado diferente ainda que com um andamento idecircntico
deve estar relacionado com algum erro experimental cometido
Uma equaccedilatildeo do 3ordm grau tambeacutem se ajusta com uma boa correlaccedilatildeo agrave meacutedia dos resultados
experimentais obtidos apresentando uma espeacutecie de patamar inicial para aleacutem do jaacute
habitual patamar final O andamento inicial da curva deve estar relacionado com a formaccedilatildeo
no iniacutecio do ensaio de partiacuteculas muito finas que vatildeo posteriormente dar origem aos
agregados que sedimentam Estas partiacuteculas finas levam mais tempo a sedimentar e
ldquocontaminamrdquo com mais facilidade as amostras recolhidas para a determinaccedilatildeo da CQO
dando origem a valores mais elevados
No cocircmputo geral a remoccedilatildeo da CQO foi inferior agrave dos outros ensaios realizados sem
agitaccedilatildeo tendo sido de 53
y = 1E-06x3 + 6E-05x2 - 01082x + 18182 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
K
L
M
N
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 9 ndash Resultados da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC realizados a pH 4
sem agitaccedilatildeo
CQO mg L-1
t min O P Q Meacutedia DP
0 1466 1342 1448 1404 067
10
1361 1491 1361 092
30
1363 1532 1363 120
40
1384
60
1074
1074
80 1071
1293 1071 157
100
813 1180 813 259
120 731
1062 731 234
130 679
679
140 721 635 1132 678 265
150 590 682
636 065
160 586 641 889 613 162
170 604 634
619 022
180 494 574 920 534 227
Figura 9 ndash Valores da CQO para as amostras recolhidas ao longo do tempo de EC para o ensaio realizado
a pH 4 sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia dos ensaios O e P
y = 2E-06x3 - 00006x2 - 00205x + 14095 Rsup2 = 098
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
O
P
Q
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
33
4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade
e pH
Na Tabela 10 e na Figura 10 encontram-se os resultados obtidos para as variaccedilotildees de COf e de
NT nos ensaios realizados a pH natural sem e com agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo As
remoccedilotildees globais de COf para as diferentes condiccedilotildees experimentais apresentam posiccedilotildees
relativas semelhantes agraves observadas para a CQO o que eacute explicado pelo facto da remoccedilatildeo da
carga orgacircnica nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo se dar essencialmente por
floculaccedilatildeocoagulaccedilatildeo com apenas uma reduzida remoccedilatildeo de carga orgacircnica por oxidaccedilatildeo
anoacutedica
Quanto agraves remoccedilotildees de azoto total satildeo bastante mais reduzidas e com um padratildeo idecircntico ao
observado pelo COf e pela CQO Esta menor remoccedilatildeo do NT pode estar relacionada com o
facto do azoto total englobar diferentes formas de azoto e o processo de EC poder ser mais
adequado para a remoccedilatildeo de algumas das formas
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH independentemente do seu valor inicial observa-se um aumento ao
longo dos ensaios sendo o valor final do pH das suspensotildees ao fim de 3 h de
aproximadamente 13 Esta subida do pH estaacute relacionada com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que
estatildeo na base da formaccedilatildeo de flocos e que iraacute levar agrave remoccedilatildeo da carga orgacircnica da
suspensatildeo
Em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo da condutividade ao longo dos ensaios observam-se que ao longo dos
ensaios realizados a diferentes condiccedilotildees experimentais sucessivos aumentos e reduccedilotildees
Estes periacuteodos devem estar relacionados respetivamente com fases de maior formaccedilatildeo de
hidroacutexidos com elevada condutividade com fases de formaccedilatildeo de flocos e consequente
precipitaccedilatildeo e reduccedilatildeo de condutividade
Tabela 10 - Remoccedilotildees de COf e de NT obtidas nos ensaios de EC a pH natural sem e com
agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo
Remoccedilatildeo COf NT
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 60 37
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo 100 rpm 50 28
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo 70 43
2611 - pH 4 - s agitaccedilatildeo 57 33
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
34
Figura 10 ndash Variaccedilatildeo da COf e NT relativos no tempo para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a)
pH natural sem agitaccedilatildeo b) pH 6 sem agitaccedilatildeo c) pH 4 sem agitaccedilatildeo d) pH natural com agitaccedilatildeo
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
Tempo minutos
pH natural com agitaccedilatildeo
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH natural
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempominutos
pH 6
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH 4
COf NT
a) b)
c) d)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
35
Figura 11 ndash Valores da condutividade e do pH para as amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC
realizados sem agitaccedilatildeo a) pH natural b) pH 6 e c) pH 4
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12 com o objetivo de estudar o
efeito da diluiccedilatildeo sobre a eficiecircncia do meacutetodo Na Tabela 11 e na Figura 12 encontram-se os
resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo de ensaio para os dois testes
realizados bem como a meacutedia e o desvio padratildeo dos dados recolhidos Observa-se uma
grande dispersatildeo de resultados na parte final do ensaio apoacutes 2 h que se traduz num
coeficiente de correlaccedilatildeo da equaccedilatildeo de 3ordf ordem ajustada aos dados experimentais pior
que os anteriores Para este resultado tambeacutem teraacute contribuiacutedo o facto de apenas se terem
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 6
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 4
Cond
pH
pH
a) b)
c)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
36
realizado 2 ensaios Tal como nos casos anteriores observou-se a tendecircncia para a formaccedilatildeo
de um patamar na curva ajustada para tempos superiores a 2 h
Apesar da remoccedilatildeo da CQO ter sido de cerca de 72 valor mais elevado do que nos ensaios
sem diluiccedilatildeo note-se que a remoccedilatildeo absoluta de CQO for muito inferior tendo sido cerca de
6 g Lmdash1 quando nos casos anteriores se tinham observado valores superiores a 11 g Lmdash1
Tabela 11 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
CQO g O2L
-1
t min R S Meacutedia DP
0 785 900 843 081
10
866 866
30 601 669 635 049
60
538 538
100 379 449 414 050
120 293
293
130 270
270
140 281 350 315 049
150 201 346 273 102
160 200 360 280 114
170 197 382 290 131
180 162 314 238 108
Figura 12 ndash Variaccedilatildeo da CQO das amostras recolhidas ao longo da EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
y = -8E-08x3 + 00002x2 - 00704x + 8727 Rsup2 = 098
00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
R
S
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
37
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH ao longo dos ensaios (Figura 13) foi idecircntica agrave dos ensaios sem
diluiccedilatildeo ie aumentou durante o ensaio ateacute atingir o valor de aproximadamente 13 e
mantendo-se nesse valor ateacute ao fim do ensaio A variaccedilatildeo da condutividade (Figura 13)
apresentou tambeacutem um comportamento semelhante ao dos ensaios sem diluiccedilatildeo embora com
variaccedilotildees menos bruscas o que eacute normal pois a concentraccedilatildeo de poluentes existentes e
hidroacutexidos formados estaacute reduzida a metade
Figura 13 ndash Variaccedilatildeo da condutividade e do pH ao longo EC realizado a pH natural com diluiccedilatildeo de 12
sem agitaccedilatildeo
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados
Na Figura 14 comparam-se as remoccedilotildees relativas de CQO de COf e de NT para os ensaios
realizados a diferentes valores de pH inicial sem agitaccedilatildeo Verifica-se que as maiores
remoccedilotildees de CQO foram obtidas para pH inicial natural e 6 A este uacuteltimo pH tambeacutem se
observaram as maiores remoccedilotildees absolutas de COf e de TN
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural com diluiccedilatildeo
Cond pH
pH
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 14 - Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e NT obtidas apoacutes 3h de tratamento de EC a pH
inicial natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo
Quando se comparam os ensaios realizados a pH natural com e sem agitaccedilatildeo (Figura 15)
observam-se remoccedilotildees absolutas de CQO de COf e de NT superiores para o ensaio realizado
sem agitaccedilatildeo Efetivamente a agitaccedilatildeo parece natildeo favorecer a formaccedilatildeo dos flocos ou
mesmo provocar a sua desagregaccedilatildeo
Aparentemente o facto de diluir o lixiviado original antes de efetuar o ensaio de
eletrocoagulaccedilatildeo tambeacutem natildeo introduz alteraccedilotildees positivas nos resultados pois a diluiccedilatildeo
leva a que as remoccedilotildees absolutas dos paracircmetros em anaacutelise decresccedilam significativamente
(Figura 16) O efeito da concentraccedilatildeo parece ser de extrema importacircncia sendo que quando
a concentraccedilatildeo eacute superior se devem formar flocos com massa criacutetica para sedimentarem com
maior facilidade
Na Figura 17 faz-se uma anaacutelise da remoccedilatildeo absoluta da CQO nas diferentes horas de ensaio
para os testes realizados a diferentes valores de pH inicial com e sem agitaccedilatildeo Verifica-se
que
A pH natural sem agitaccedilatildeo a remoccedilatildeo da CQO eacute a mais regular ao longo do tempo
Para os ensaios realizados a pH inicial 4 e 6 a remoccedilatildeo para a 3ordf hora eacute bastante
inferior agraves remoccedilotildees obtidas para as duas primeiras horas
Nos ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo a remoccedilatildeo durante a 3ordf hora eacute
miacutenima natildeo se justificando o prolongamento do ensaio para aleacutem de 2 h
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
39
verificamos uma remoccedilatildeo mais elevada da CQO na primeira hora de ensaio a pH 6 sem
agitaccedilatildeo Relativamente agrave segunda hora natildeo se verifica diferenccedilas significativas No entanto
na 3ordf hora verifica-se uma maior remoccedilatildeo no ensaio a pH natural sem agitaccedilatildeo
Figura 15 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC a pH inicial
natural com e sem agitaccedilatildeo
Figura 16 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC realizada a pH
inicial natural com e sem diluiccedilatildeo da amostra inicial
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 11 - pH natural - c agitaccedilatildeo 100 rpm
X0-X
CQO
COf
NT
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 12 - pH natural - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
43
Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
48
Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
50
Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
51
Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
52
Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
53
3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 3 ndash Resumo das vaacuterias condiccedilotildees aplicadas ao longo dos ensaios realizados com uma intensidade
de corrente aplicada de 25 A
Diluiccedilatildeo Agitaccedilatildeo pH inicial
11
sem 4
sem 6
sem natural (83)
Com (100 rpm) natural (8hellip)
12 sem natural (83)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 4 ndash Resultados e Discussatildeo
Este capiacutetulo encontra-se dividido em duas partes a primeira onde satildeo apresentados os
resultados obtidos nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo das amostras de lixiviado e a segunda
que conteacutem caacutelculos relacionados com remoccedilotildees especiacuteficas de carga orgacircnica por consumo
de ferro e de energia eleacutetrica
As amostras utilizadas neste estudo foram obtidas no aterro sanitaacuterio da Resistrela na
Capinha Concelho do Fundatildeo As amostras foram recolhidas no tanque de equalizaccedilatildeo agrave
entrada do tratamento bioloacutegico aiacute existente em Fevereiro de 2012 Nas Tabelas 4 e 5
apresentam-se os resultados obtidos na caracterizaccedilatildeo da amostra recolhida Para a
determinaccedilatildeo da CQO e do COf foram ensaiadas diferentes diluiccedilotildees tendo-se verificado que
as mais adequadas eram respetivamente 150 e 1200 Esta eacute uma amostra tiacutepica de um
lixiviado novo dada a sua CQO
Tabela 4 ndash Resultados de CQO e COf obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Diluiccedilatildeo CQO CQO mg O2L-1 Diluiccedilatildeo COf COf mgL-1
150 17622
1100 7196
125 17517
120 17515 1200 7310
110 10325
Tabela 5 ndash Resultados de condutividade pH ST SS SD azoto amoniacal e azoto total de Kjeldahl
obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Condutividade (15 ordmC) mscm-1 pH STgL-1 SSgL-1 SDgL-1 N-NH3
mgL-1
NTK
mgL-1
294 837 2370 115 2270 4485 5141
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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41 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Nesta secccedilatildeo encontram-se os resultados obtidos para as diferentes condiccedilotildees experimentais
ensaiadas tal como se encontra descrito na Tabela 3 Tal como jaacute foi referido anteriormente
todos os ensaios aqui apresentados foram realizados a uma intensidade de corrente aplicada
de 25 A
Cada uma das diferentes condiccedilotildees experimentais ensaiadas for repetida uma ou vaacuterias
vezes Para evitar grandes variaccedilotildees no volume dos ensaios e em simultacircneo haver
determinaccedilotildees da CQO a intervalos de tempos reduzidos as amostras em cada uma das
repeticcedilotildees foram recolhidas a tempos diferentes Deste modo por vezes para um
determinado tempo temos apenas um valor do paracircmetro em estudo ao qual continuamos a
chamar incorretamente ldquomeacutediardquo e para o qual consequentemente natildeo existe desvio
padratildeo A esses valores meacutedios da CQO foram ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau Na realidade
em alguns dos casos o ajuste de uma exponencial ou equaccedilatildeo do 2ordm grau podia ter sido
conseguido com resultados igualmente bons Contudo por razotildees de consistecircncia foram
sempre ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau
Para os outros paracircmetros de anaacutelise usados neste estudo COf NT pH e condutividade as
determinaccedilotildees natildeo foram tatildeo exaustivas apesar de terem sido calculadas sempre para mais
do que um ensaio Contudo seratildeo apresentados apenas os resultados para o ensaio em que
foram recolhidas mais amostras e que portanto apresenta um maior nuacutemero de resultados
411 ndash Amostras sem diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC agraves amostras de lixiviado sem diluiccedilatildeo a pH inicial natural com
e sem agitaccedilatildeo e a pH 6 e pH 4 sem agitaccedilatildeo Nas duas sub-secccedilotildees seguintes apresentam-
se respetivamente os resultados obtidos para a variaccedilatildeo ao longo do tempo da CQO e dos
restantes paracircmetros controlados COf NT condutividade e pH
4111 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo da CQO
Ensaios a pH natural sem agitaccedilatildeo
Realizaram-se 6 ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo de forma a determinar a evoluccedilatildeo
da CQO ao longo do tempo de ensaio Os resultados obtidos encontram-se na Tabela 6 e na
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 6 que tambeacutem contecircm informaccedilatildeo relativa agrave meacutedia e ao desvio padratildeo para os
resultados obtidos nos diferentes ensaios
Tabela 6 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo com a
respetiva meacutedia e desvio padratildeo
CQO g O2L
-1
t min A B C D E F Meacutedia DP
0 1851 1758 1866 1717 1775 1799 1794 057
10 1737
1683
1710 038
20 1701 1647
1674 038
30 1571
1522
1546 035
40 1593 1465 1499
1519 066
50 1411
1411
60 1350 1336
1328 1286 1331 1326 024
80 1278 1199 1300
1259 053
100 1244 1074
938
1085 153
120 1109 951 996
823 955 967 103
130
993
993
140
796 798
797 002
150
787 724
756 045
160
783 669
726 080
170
794 722
758 051
180
697 707 584 727 679 064
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 6 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo para as amostras recolhidas no ensaio de EC a pH natural
sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios A a F realizados
Consultando a Tabela 6 podemos concluir que em meacutedia para as 3 h de ensaio foram
removidos cerca de 11 g O2L-1 o que corresponde a uma remoccedilatildeo de CQO de 62
A anaacutelise da Figura 6 permite verificar que para o tempo de 180 minutos se comeccedila a verificar
a tendecircncia para a formaccedilatildeo de um patamar na curva ajustada aos dados experimentais o que
significa que se estaacute perto de se atingir o maacuteximo de remoccedilatildeo de CQO com uma eficiecircncia
energeacutetica aceitaacutevel
Ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo
Nos 4 ensaios de EC realizados a pH natural com agitaccedilatildeo (100 rpm) cujos resultados de CQO
se encontram na Tabela 7 e na Figura 7 verifica-se tal como no caso anterior uma boa
reprodutibilidade dos resultados A curva ajustada agrave meacutedia dos resultados apresenta uma
clara tendecircncia para formar um patamar a tempo inferior ao verificado no ensaio sem
agitaccedilatildeo Este facto traduz-se numa remoccedilatildeo de CQO menor que foi aqui de apenas 36 ao
fim de 3 h
Nestes ensaios pretendia-se minimizar problemas de passivaccedilatildeo do eleacutetrodo aumentando a
eficiecircncia EC Poreacutem a remoccedilatildeo da CQO foi menor provavelmente porque a agitaccedilatildeo
destruiacutea os flocos formados
y = 5E-07x3 - 4E-05x2 - 0071x + 17896 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
A
B
C
D
E
F
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 7 ndash Resultados da variaccedilatildeo da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC
realizados a pH natural com agitaccedilatildeo
CQO g O2L-1
t min G H I J Meacutedia DP
0 1736 1817 1845 1698 1774 069
10
1800
1592 1696 147
30
1645
1529 1587 082
40 1601
1429 1515 121
60
1523 1445
1484 055
80 1381
1262 1321 084
100
1341
1212 1276 091
120 1218
1229
1224
130 1213
1125 1169 062
140 1236 1270
1253
150 1094
1087 1090
160 1086 1150
1118
170 1138 1193
1166
180 1138 1264 1196 965 1141 128
Figura 7 ndash Valores da CQO das amostras recolhidas ao longo do tempo nos ensaios de EC realizados a pH
natural com agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
y = 3E-07x3 + 8E-05x2 - 00603x + 17635 Rsup2 = 097
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
G
H
I
J
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Ensaios a pH 6 sem agitaccedilatildeo
Para os 4 ensaios de EC realizadas a pH inicial 6 sem agitaccedilatildeo cujos resultados da CQO para
as amostras recolhidas se encontram na Tabela 8 e Figura 8 o pH da amostra foi ajustado
com H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC
Mais uma vez foi obtido o ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos resultados experimentais
com uma boa correlaccedilatildeo observando-se a formaccedilatildeo de um patamar para tempos superiores a
160 min A remoccedilatildeo total de CQO nas 3 h de ensaios foi de 64 ligeiramente superior ao
valor observando para o ensaio em que natildeo foi efetuada correccedilatildeo ao pH inicial da suspensatildeo
Tabela 8 ndash Resultados de CQO obtidos para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a pH 6
sem agitaccedilatildeo bem como a meacutedia e o desvio padratildeo para esses resultados
CQO g O2L
-1
t min K L M N Meacutedia DP
0 1758 1758 1848 1758 1780 045
10 1726
1758
1742 023
30
1544 1567 1555 016
40
1379
1379
60 1119
1206 1242 1189 063
80
986
1099 1043 081
100 810
904
857 066
120
831
826 828 003
130
721
721
140 647 683 733
687 043
150 624 691 719
678 049
160 628 591 731
650 073
170 630 595 707
644 057
180 635 598 689 607 632 041
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Figura 8 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo par os diferentes ensaios de EC realizados a pH 6 sem
agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
Ensaios a pH 4 sem agitaccedilatildeo
Foram realizados 3 ensaios de EC a pH inicial 4 tendo-se efetuado a correccedilatildeo ao pH com
H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC Os resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO nos
diferentes ensaios encontram-se na Tabela 9 e na Figura 9 A meacutedia e o desvio padratildeo
apresentados na tabela foram calculados apenas com dois dos ensaios O e P uma vez que os
resultados obtidos no ensaio Q se afastam muito dos obtidos nos outros ensaios tal como se
pode verificar na Figura 9 Este resultado diferente ainda que com um andamento idecircntico
deve estar relacionado com algum erro experimental cometido
Uma equaccedilatildeo do 3ordm grau tambeacutem se ajusta com uma boa correlaccedilatildeo agrave meacutedia dos resultados
experimentais obtidos apresentando uma espeacutecie de patamar inicial para aleacutem do jaacute
habitual patamar final O andamento inicial da curva deve estar relacionado com a formaccedilatildeo
no iniacutecio do ensaio de partiacuteculas muito finas que vatildeo posteriormente dar origem aos
agregados que sedimentam Estas partiacuteculas finas levam mais tempo a sedimentar e
ldquocontaminamrdquo com mais facilidade as amostras recolhidas para a determinaccedilatildeo da CQO
dando origem a valores mais elevados
No cocircmputo geral a remoccedilatildeo da CQO foi inferior agrave dos outros ensaios realizados sem
agitaccedilatildeo tendo sido de 53
y = 1E-06x3 + 6E-05x2 - 01082x + 18182 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
K
L
M
N
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 9 ndash Resultados da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC realizados a pH 4
sem agitaccedilatildeo
CQO mg L-1
t min O P Q Meacutedia DP
0 1466 1342 1448 1404 067
10
1361 1491 1361 092
30
1363 1532 1363 120
40
1384
60
1074
1074
80 1071
1293 1071 157
100
813 1180 813 259
120 731
1062 731 234
130 679
679
140 721 635 1132 678 265
150 590 682
636 065
160 586 641 889 613 162
170 604 634
619 022
180 494 574 920 534 227
Figura 9 ndash Valores da CQO para as amostras recolhidas ao longo do tempo de EC para o ensaio realizado
a pH 4 sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia dos ensaios O e P
y = 2E-06x3 - 00006x2 - 00205x + 14095 Rsup2 = 098
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
O
P
Q
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
33
4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade
e pH
Na Tabela 10 e na Figura 10 encontram-se os resultados obtidos para as variaccedilotildees de COf e de
NT nos ensaios realizados a pH natural sem e com agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo As
remoccedilotildees globais de COf para as diferentes condiccedilotildees experimentais apresentam posiccedilotildees
relativas semelhantes agraves observadas para a CQO o que eacute explicado pelo facto da remoccedilatildeo da
carga orgacircnica nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo se dar essencialmente por
floculaccedilatildeocoagulaccedilatildeo com apenas uma reduzida remoccedilatildeo de carga orgacircnica por oxidaccedilatildeo
anoacutedica
Quanto agraves remoccedilotildees de azoto total satildeo bastante mais reduzidas e com um padratildeo idecircntico ao
observado pelo COf e pela CQO Esta menor remoccedilatildeo do NT pode estar relacionada com o
facto do azoto total englobar diferentes formas de azoto e o processo de EC poder ser mais
adequado para a remoccedilatildeo de algumas das formas
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH independentemente do seu valor inicial observa-se um aumento ao
longo dos ensaios sendo o valor final do pH das suspensotildees ao fim de 3 h de
aproximadamente 13 Esta subida do pH estaacute relacionada com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que
estatildeo na base da formaccedilatildeo de flocos e que iraacute levar agrave remoccedilatildeo da carga orgacircnica da
suspensatildeo
Em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo da condutividade ao longo dos ensaios observam-se que ao longo dos
ensaios realizados a diferentes condiccedilotildees experimentais sucessivos aumentos e reduccedilotildees
Estes periacuteodos devem estar relacionados respetivamente com fases de maior formaccedilatildeo de
hidroacutexidos com elevada condutividade com fases de formaccedilatildeo de flocos e consequente
precipitaccedilatildeo e reduccedilatildeo de condutividade
Tabela 10 - Remoccedilotildees de COf e de NT obtidas nos ensaios de EC a pH natural sem e com
agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo
Remoccedilatildeo COf NT
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 60 37
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo 100 rpm 50 28
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo 70 43
2611 - pH 4 - s agitaccedilatildeo 57 33
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
34
Figura 10 ndash Variaccedilatildeo da COf e NT relativos no tempo para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a)
pH natural sem agitaccedilatildeo b) pH 6 sem agitaccedilatildeo c) pH 4 sem agitaccedilatildeo d) pH natural com agitaccedilatildeo
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
Tempo minutos
pH natural com agitaccedilatildeo
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH natural
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempominutos
pH 6
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH 4
COf NT
a) b)
c) d)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 11 ndash Valores da condutividade e do pH para as amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC
realizados sem agitaccedilatildeo a) pH natural b) pH 6 e c) pH 4
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12 com o objetivo de estudar o
efeito da diluiccedilatildeo sobre a eficiecircncia do meacutetodo Na Tabela 11 e na Figura 12 encontram-se os
resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo de ensaio para os dois testes
realizados bem como a meacutedia e o desvio padratildeo dos dados recolhidos Observa-se uma
grande dispersatildeo de resultados na parte final do ensaio apoacutes 2 h que se traduz num
coeficiente de correlaccedilatildeo da equaccedilatildeo de 3ordf ordem ajustada aos dados experimentais pior
que os anteriores Para este resultado tambeacutem teraacute contribuiacutedo o facto de apenas se terem
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 6
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 4
Cond
pH
pH
a) b)
c)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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realizado 2 ensaios Tal como nos casos anteriores observou-se a tendecircncia para a formaccedilatildeo
de um patamar na curva ajustada para tempos superiores a 2 h
Apesar da remoccedilatildeo da CQO ter sido de cerca de 72 valor mais elevado do que nos ensaios
sem diluiccedilatildeo note-se que a remoccedilatildeo absoluta de CQO for muito inferior tendo sido cerca de
6 g Lmdash1 quando nos casos anteriores se tinham observado valores superiores a 11 g Lmdash1
Tabela 11 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
CQO g O2L
-1
t min R S Meacutedia DP
0 785 900 843 081
10
866 866
30 601 669 635 049
60
538 538
100 379 449 414 050
120 293
293
130 270
270
140 281 350 315 049
150 201 346 273 102
160 200 360 280 114
170 197 382 290 131
180 162 314 238 108
Figura 12 ndash Variaccedilatildeo da CQO das amostras recolhidas ao longo da EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
y = -8E-08x3 + 00002x2 - 00704x + 8727 Rsup2 = 098
00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
R
S
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Quanto agrave variaccedilatildeo do pH ao longo dos ensaios (Figura 13) foi idecircntica agrave dos ensaios sem
diluiccedilatildeo ie aumentou durante o ensaio ateacute atingir o valor de aproximadamente 13 e
mantendo-se nesse valor ateacute ao fim do ensaio A variaccedilatildeo da condutividade (Figura 13)
apresentou tambeacutem um comportamento semelhante ao dos ensaios sem diluiccedilatildeo embora com
variaccedilotildees menos bruscas o que eacute normal pois a concentraccedilatildeo de poluentes existentes e
hidroacutexidos formados estaacute reduzida a metade
Figura 13 ndash Variaccedilatildeo da condutividade e do pH ao longo EC realizado a pH natural com diluiccedilatildeo de 12
sem agitaccedilatildeo
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados
Na Figura 14 comparam-se as remoccedilotildees relativas de CQO de COf e de NT para os ensaios
realizados a diferentes valores de pH inicial sem agitaccedilatildeo Verifica-se que as maiores
remoccedilotildees de CQO foram obtidas para pH inicial natural e 6 A este uacuteltimo pH tambeacutem se
observaram as maiores remoccedilotildees absolutas de COf e de TN
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural com diluiccedilatildeo
Cond pH
pH
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 14 - Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e NT obtidas apoacutes 3h de tratamento de EC a pH
inicial natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo
Quando se comparam os ensaios realizados a pH natural com e sem agitaccedilatildeo (Figura 15)
observam-se remoccedilotildees absolutas de CQO de COf e de NT superiores para o ensaio realizado
sem agitaccedilatildeo Efetivamente a agitaccedilatildeo parece natildeo favorecer a formaccedilatildeo dos flocos ou
mesmo provocar a sua desagregaccedilatildeo
Aparentemente o facto de diluir o lixiviado original antes de efetuar o ensaio de
eletrocoagulaccedilatildeo tambeacutem natildeo introduz alteraccedilotildees positivas nos resultados pois a diluiccedilatildeo
leva a que as remoccedilotildees absolutas dos paracircmetros em anaacutelise decresccedilam significativamente
(Figura 16) O efeito da concentraccedilatildeo parece ser de extrema importacircncia sendo que quando
a concentraccedilatildeo eacute superior se devem formar flocos com massa criacutetica para sedimentarem com
maior facilidade
Na Figura 17 faz-se uma anaacutelise da remoccedilatildeo absoluta da CQO nas diferentes horas de ensaio
para os testes realizados a diferentes valores de pH inicial com e sem agitaccedilatildeo Verifica-se
que
A pH natural sem agitaccedilatildeo a remoccedilatildeo da CQO eacute a mais regular ao longo do tempo
Para os ensaios realizados a pH inicial 4 e 6 a remoccedilatildeo para a 3ordf hora eacute bastante
inferior agraves remoccedilotildees obtidas para as duas primeiras horas
Nos ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo a remoccedilatildeo durante a 3ordf hora eacute
miacutenima natildeo se justificando o prolongamento do ensaio para aleacutem de 2 h
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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verificamos uma remoccedilatildeo mais elevada da CQO na primeira hora de ensaio a pH 6 sem
agitaccedilatildeo Relativamente agrave segunda hora natildeo se verifica diferenccedilas significativas No entanto
na 3ordf hora verifica-se uma maior remoccedilatildeo no ensaio a pH natural sem agitaccedilatildeo
Figura 15 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC a pH inicial
natural com e sem agitaccedilatildeo
Figura 16 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC realizada a pH
inicial natural com e sem diluiccedilatildeo da amostra inicial
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 11 - pH natural - c agitaccedilatildeo 100 rpm
X0-X
CQO
COf
NT
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 12 - pH natural - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
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Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
41
Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
43
Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
44
Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Materials 179 1078-1083 2010a
Zhao X Qu J Liu H Wang C Xiao S Liu R Liu P Lan H Photoelectrochemical
treatment of landfill leachate in a continuous flow reactor Bioresource Technology 101
865-869 2010b
Zhou M Saumlrkkauml H Sillanpaumlauml M A comparative experimental study on methyl orange
degradation by electrochemical oxidation on BDD and MMO electrodes Separation and
Purification Technology 78 290-297 2011
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
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3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
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Capiacutetulo 4 ndash Resultados e Discussatildeo
Este capiacutetulo encontra-se dividido em duas partes a primeira onde satildeo apresentados os
resultados obtidos nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo das amostras de lixiviado e a segunda
que conteacutem caacutelculos relacionados com remoccedilotildees especiacuteficas de carga orgacircnica por consumo
de ferro e de energia eleacutetrica
As amostras utilizadas neste estudo foram obtidas no aterro sanitaacuterio da Resistrela na
Capinha Concelho do Fundatildeo As amostras foram recolhidas no tanque de equalizaccedilatildeo agrave
entrada do tratamento bioloacutegico aiacute existente em Fevereiro de 2012 Nas Tabelas 4 e 5
apresentam-se os resultados obtidos na caracterizaccedilatildeo da amostra recolhida Para a
determinaccedilatildeo da CQO e do COf foram ensaiadas diferentes diluiccedilotildees tendo-se verificado que
as mais adequadas eram respetivamente 150 e 1200 Esta eacute uma amostra tiacutepica de um
lixiviado novo dada a sua CQO
Tabela 4 ndash Resultados de CQO e COf obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Diluiccedilatildeo CQO CQO mg O2L-1 Diluiccedilatildeo COf COf mgL-1
150 17622
1100 7196
125 17517
120 17515 1200 7310
110 10325
Tabela 5 ndash Resultados de condutividade pH ST SS SD azoto amoniacal e azoto total de Kjeldahl
obtidos na caraterizaccedilatildeo da amostra
Condutividade (15 ordmC) mscm-1 pH STgL-1 SSgL-1 SDgL-1 N-NH3
mgL-1
NTK
mgL-1
294 837 2370 115 2270 4485 5141
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41 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Nesta secccedilatildeo encontram-se os resultados obtidos para as diferentes condiccedilotildees experimentais
ensaiadas tal como se encontra descrito na Tabela 3 Tal como jaacute foi referido anteriormente
todos os ensaios aqui apresentados foram realizados a uma intensidade de corrente aplicada
de 25 A
Cada uma das diferentes condiccedilotildees experimentais ensaiadas for repetida uma ou vaacuterias
vezes Para evitar grandes variaccedilotildees no volume dos ensaios e em simultacircneo haver
determinaccedilotildees da CQO a intervalos de tempos reduzidos as amostras em cada uma das
repeticcedilotildees foram recolhidas a tempos diferentes Deste modo por vezes para um
determinado tempo temos apenas um valor do paracircmetro em estudo ao qual continuamos a
chamar incorretamente ldquomeacutediardquo e para o qual consequentemente natildeo existe desvio
padratildeo A esses valores meacutedios da CQO foram ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau Na realidade
em alguns dos casos o ajuste de uma exponencial ou equaccedilatildeo do 2ordm grau podia ter sido
conseguido com resultados igualmente bons Contudo por razotildees de consistecircncia foram
sempre ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau
Para os outros paracircmetros de anaacutelise usados neste estudo COf NT pH e condutividade as
determinaccedilotildees natildeo foram tatildeo exaustivas apesar de terem sido calculadas sempre para mais
do que um ensaio Contudo seratildeo apresentados apenas os resultados para o ensaio em que
foram recolhidas mais amostras e que portanto apresenta um maior nuacutemero de resultados
411 ndash Amostras sem diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC agraves amostras de lixiviado sem diluiccedilatildeo a pH inicial natural com
e sem agitaccedilatildeo e a pH 6 e pH 4 sem agitaccedilatildeo Nas duas sub-secccedilotildees seguintes apresentam-
se respetivamente os resultados obtidos para a variaccedilatildeo ao longo do tempo da CQO e dos
restantes paracircmetros controlados COf NT condutividade e pH
4111 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo da CQO
Ensaios a pH natural sem agitaccedilatildeo
Realizaram-se 6 ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo de forma a determinar a evoluccedilatildeo
da CQO ao longo do tempo de ensaio Os resultados obtidos encontram-se na Tabela 6 e na
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Figura 6 que tambeacutem contecircm informaccedilatildeo relativa agrave meacutedia e ao desvio padratildeo para os
resultados obtidos nos diferentes ensaios
Tabela 6 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo com a
respetiva meacutedia e desvio padratildeo
CQO g O2L
-1
t min A B C D E F Meacutedia DP
0 1851 1758 1866 1717 1775 1799 1794 057
10 1737
1683
1710 038
20 1701 1647
1674 038
30 1571
1522
1546 035
40 1593 1465 1499
1519 066
50 1411
1411
60 1350 1336
1328 1286 1331 1326 024
80 1278 1199 1300
1259 053
100 1244 1074
938
1085 153
120 1109 951 996
823 955 967 103
130
993
993
140
796 798
797 002
150
787 724
756 045
160
783 669
726 080
170
794 722
758 051
180
697 707 584 727 679 064
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Figura 6 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo para as amostras recolhidas no ensaio de EC a pH natural
sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios A a F realizados
Consultando a Tabela 6 podemos concluir que em meacutedia para as 3 h de ensaio foram
removidos cerca de 11 g O2L-1 o que corresponde a uma remoccedilatildeo de CQO de 62
A anaacutelise da Figura 6 permite verificar que para o tempo de 180 minutos se comeccedila a verificar
a tendecircncia para a formaccedilatildeo de um patamar na curva ajustada aos dados experimentais o que
significa que se estaacute perto de se atingir o maacuteximo de remoccedilatildeo de CQO com uma eficiecircncia
energeacutetica aceitaacutevel
Ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo
Nos 4 ensaios de EC realizados a pH natural com agitaccedilatildeo (100 rpm) cujos resultados de CQO
se encontram na Tabela 7 e na Figura 7 verifica-se tal como no caso anterior uma boa
reprodutibilidade dos resultados A curva ajustada agrave meacutedia dos resultados apresenta uma
clara tendecircncia para formar um patamar a tempo inferior ao verificado no ensaio sem
agitaccedilatildeo Este facto traduz-se numa remoccedilatildeo de CQO menor que foi aqui de apenas 36 ao
fim de 3 h
Nestes ensaios pretendia-se minimizar problemas de passivaccedilatildeo do eleacutetrodo aumentando a
eficiecircncia EC Poreacutem a remoccedilatildeo da CQO foi menor provavelmente porque a agitaccedilatildeo
destruiacutea os flocos formados
y = 5E-07x3 - 4E-05x2 - 0071x + 17896 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
A
B
C
D
E
F
Meacutedia
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Tabela 7 ndash Resultados da variaccedilatildeo da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC
realizados a pH natural com agitaccedilatildeo
CQO g O2L-1
t min G H I J Meacutedia DP
0 1736 1817 1845 1698 1774 069
10
1800
1592 1696 147
30
1645
1529 1587 082
40 1601
1429 1515 121
60
1523 1445
1484 055
80 1381
1262 1321 084
100
1341
1212 1276 091
120 1218
1229
1224
130 1213
1125 1169 062
140 1236 1270
1253
150 1094
1087 1090
160 1086 1150
1118
170 1138 1193
1166
180 1138 1264 1196 965 1141 128
Figura 7 ndash Valores da CQO das amostras recolhidas ao longo do tempo nos ensaios de EC realizados a pH
natural com agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
y = 3E-07x3 + 8E-05x2 - 00603x + 17635 Rsup2 = 097
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
G
H
I
J
Meacutedia
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Ensaios a pH 6 sem agitaccedilatildeo
Para os 4 ensaios de EC realizadas a pH inicial 6 sem agitaccedilatildeo cujos resultados da CQO para
as amostras recolhidas se encontram na Tabela 8 e Figura 8 o pH da amostra foi ajustado
com H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC
Mais uma vez foi obtido o ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos resultados experimentais
com uma boa correlaccedilatildeo observando-se a formaccedilatildeo de um patamar para tempos superiores a
160 min A remoccedilatildeo total de CQO nas 3 h de ensaios foi de 64 ligeiramente superior ao
valor observando para o ensaio em que natildeo foi efetuada correccedilatildeo ao pH inicial da suspensatildeo
Tabela 8 ndash Resultados de CQO obtidos para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a pH 6
sem agitaccedilatildeo bem como a meacutedia e o desvio padratildeo para esses resultados
CQO g O2L
-1
t min K L M N Meacutedia DP
0 1758 1758 1848 1758 1780 045
10 1726
1758
1742 023
30
1544 1567 1555 016
40
1379
1379
60 1119
1206 1242 1189 063
80
986
1099 1043 081
100 810
904
857 066
120
831
826 828 003
130
721
721
140 647 683 733
687 043
150 624 691 719
678 049
160 628 591 731
650 073
170 630 595 707
644 057
180 635 598 689 607 632 041
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Figura 8 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo par os diferentes ensaios de EC realizados a pH 6 sem
agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
Ensaios a pH 4 sem agitaccedilatildeo
Foram realizados 3 ensaios de EC a pH inicial 4 tendo-se efetuado a correccedilatildeo ao pH com
H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC Os resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO nos
diferentes ensaios encontram-se na Tabela 9 e na Figura 9 A meacutedia e o desvio padratildeo
apresentados na tabela foram calculados apenas com dois dos ensaios O e P uma vez que os
resultados obtidos no ensaio Q se afastam muito dos obtidos nos outros ensaios tal como se
pode verificar na Figura 9 Este resultado diferente ainda que com um andamento idecircntico
deve estar relacionado com algum erro experimental cometido
Uma equaccedilatildeo do 3ordm grau tambeacutem se ajusta com uma boa correlaccedilatildeo agrave meacutedia dos resultados
experimentais obtidos apresentando uma espeacutecie de patamar inicial para aleacutem do jaacute
habitual patamar final O andamento inicial da curva deve estar relacionado com a formaccedilatildeo
no iniacutecio do ensaio de partiacuteculas muito finas que vatildeo posteriormente dar origem aos
agregados que sedimentam Estas partiacuteculas finas levam mais tempo a sedimentar e
ldquocontaminamrdquo com mais facilidade as amostras recolhidas para a determinaccedilatildeo da CQO
dando origem a valores mais elevados
No cocircmputo geral a remoccedilatildeo da CQO foi inferior agrave dos outros ensaios realizados sem
agitaccedilatildeo tendo sido de 53
y = 1E-06x3 + 6E-05x2 - 01082x + 18182 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
K
L
M
N
Meacutedia
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Tabela 9 ndash Resultados da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC realizados a pH 4
sem agitaccedilatildeo
CQO mg L-1
t min O P Q Meacutedia DP
0 1466 1342 1448 1404 067
10
1361 1491 1361 092
30
1363 1532 1363 120
40
1384
60
1074
1074
80 1071
1293 1071 157
100
813 1180 813 259
120 731
1062 731 234
130 679
679
140 721 635 1132 678 265
150 590 682
636 065
160 586 641 889 613 162
170 604 634
619 022
180 494 574 920 534 227
Figura 9 ndash Valores da CQO para as amostras recolhidas ao longo do tempo de EC para o ensaio realizado
a pH 4 sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia dos ensaios O e P
y = 2E-06x3 - 00006x2 - 00205x + 14095 Rsup2 = 098
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
O
P
Q
Meacutedia
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4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade
e pH
Na Tabela 10 e na Figura 10 encontram-se os resultados obtidos para as variaccedilotildees de COf e de
NT nos ensaios realizados a pH natural sem e com agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo As
remoccedilotildees globais de COf para as diferentes condiccedilotildees experimentais apresentam posiccedilotildees
relativas semelhantes agraves observadas para a CQO o que eacute explicado pelo facto da remoccedilatildeo da
carga orgacircnica nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo se dar essencialmente por
floculaccedilatildeocoagulaccedilatildeo com apenas uma reduzida remoccedilatildeo de carga orgacircnica por oxidaccedilatildeo
anoacutedica
Quanto agraves remoccedilotildees de azoto total satildeo bastante mais reduzidas e com um padratildeo idecircntico ao
observado pelo COf e pela CQO Esta menor remoccedilatildeo do NT pode estar relacionada com o
facto do azoto total englobar diferentes formas de azoto e o processo de EC poder ser mais
adequado para a remoccedilatildeo de algumas das formas
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH independentemente do seu valor inicial observa-se um aumento ao
longo dos ensaios sendo o valor final do pH das suspensotildees ao fim de 3 h de
aproximadamente 13 Esta subida do pH estaacute relacionada com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que
estatildeo na base da formaccedilatildeo de flocos e que iraacute levar agrave remoccedilatildeo da carga orgacircnica da
suspensatildeo
Em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo da condutividade ao longo dos ensaios observam-se que ao longo dos
ensaios realizados a diferentes condiccedilotildees experimentais sucessivos aumentos e reduccedilotildees
Estes periacuteodos devem estar relacionados respetivamente com fases de maior formaccedilatildeo de
hidroacutexidos com elevada condutividade com fases de formaccedilatildeo de flocos e consequente
precipitaccedilatildeo e reduccedilatildeo de condutividade
Tabela 10 - Remoccedilotildees de COf e de NT obtidas nos ensaios de EC a pH natural sem e com
agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo
Remoccedilatildeo COf NT
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 60 37
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo 100 rpm 50 28
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo 70 43
2611 - pH 4 - s agitaccedilatildeo 57 33
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Figura 10 ndash Variaccedilatildeo da COf e NT relativos no tempo para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a)
pH natural sem agitaccedilatildeo b) pH 6 sem agitaccedilatildeo c) pH 4 sem agitaccedilatildeo d) pH natural com agitaccedilatildeo
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
Tempo minutos
pH natural com agitaccedilatildeo
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH natural
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempominutos
pH 6
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH 4
COf NT
a) b)
c) d)
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Figura 11 ndash Valores da condutividade e do pH para as amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC
realizados sem agitaccedilatildeo a) pH natural b) pH 6 e c) pH 4
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12 com o objetivo de estudar o
efeito da diluiccedilatildeo sobre a eficiecircncia do meacutetodo Na Tabela 11 e na Figura 12 encontram-se os
resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo de ensaio para os dois testes
realizados bem como a meacutedia e o desvio padratildeo dos dados recolhidos Observa-se uma
grande dispersatildeo de resultados na parte final do ensaio apoacutes 2 h que se traduz num
coeficiente de correlaccedilatildeo da equaccedilatildeo de 3ordf ordem ajustada aos dados experimentais pior
que os anteriores Para este resultado tambeacutem teraacute contribuiacutedo o facto de apenas se terem
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 6
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 4
Cond
pH
pH
a) b)
c)
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realizado 2 ensaios Tal como nos casos anteriores observou-se a tendecircncia para a formaccedilatildeo
de um patamar na curva ajustada para tempos superiores a 2 h
Apesar da remoccedilatildeo da CQO ter sido de cerca de 72 valor mais elevado do que nos ensaios
sem diluiccedilatildeo note-se que a remoccedilatildeo absoluta de CQO for muito inferior tendo sido cerca de
6 g Lmdash1 quando nos casos anteriores se tinham observado valores superiores a 11 g Lmdash1
Tabela 11 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
CQO g O2L
-1
t min R S Meacutedia DP
0 785 900 843 081
10
866 866
30 601 669 635 049
60
538 538
100 379 449 414 050
120 293
293
130 270
270
140 281 350 315 049
150 201 346 273 102
160 200 360 280 114
170 197 382 290 131
180 162 314 238 108
Figura 12 ndash Variaccedilatildeo da CQO das amostras recolhidas ao longo da EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
y = -8E-08x3 + 00002x2 - 00704x + 8727 Rsup2 = 098
00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
R
S
Meacutedia
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Quanto agrave variaccedilatildeo do pH ao longo dos ensaios (Figura 13) foi idecircntica agrave dos ensaios sem
diluiccedilatildeo ie aumentou durante o ensaio ateacute atingir o valor de aproximadamente 13 e
mantendo-se nesse valor ateacute ao fim do ensaio A variaccedilatildeo da condutividade (Figura 13)
apresentou tambeacutem um comportamento semelhante ao dos ensaios sem diluiccedilatildeo embora com
variaccedilotildees menos bruscas o que eacute normal pois a concentraccedilatildeo de poluentes existentes e
hidroacutexidos formados estaacute reduzida a metade
Figura 13 ndash Variaccedilatildeo da condutividade e do pH ao longo EC realizado a pH natural com diluiccedilatildeo de 12
sem agitaccedilatildeo
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados
Na Figura 14 comparam-se as remoccedilotildees relativas de CQO de COf e de NT para os ensaios
realizados a diferentes valores de pH inicial sem agitaccedilatildeo Verifica-se que as maiores
remoccedilotildees de CQO foram obtidas para pH inicial natural e 6 A este uacuteltimo pH tambeacutem se
observaram as maiores remoccedilotildees absolutas de COf e de TN
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural com diluiccedilatildeo
Cond pH
pH
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Figura 14 - Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e NT obtidas apoacutes 3h de tratamento de EC a pH
inicial natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo
Quando se comparam os ensaios realizados a pH natural com e sem agitaccedilatildeo (Figura 15)
observam-se remoccedilotildees absolutas de CQO de COf e de NT superiores para o ensaio realizado
sem agitaccedilatildeo Efetivamente a agitaccedilatildeo parece natildeo favorecer a formaccedilatildeo dos flocos ou
mesmo provocar a sua desagregaccedilatildeo
Aparentemente o facto de diluir o lixiviado original antes de efetuar o ensaio de
eletrocoagulaccedilatildeo tambeacutem natildeo introduz alteraccedilotildees positivas nos resultados pois a diluiccedilatildeo
leva a que as remoccedilotildees absolutas dos paracircmetros em anaacutelise decresccedilam significativamente
(Figura 16) O efeito da concentraccedilatildeo parece ser de extrema importacircncia sendo que quando
a concentraccedilatildeo eacute superior se devem formar flocos com massa criacutetica para sedimentarem com
maior facilidade
Na Figura 17 faz-se uma anaacutelise da remoccedilatildeo absoluta da CQO nas diferentes horas de ensaio
para os testes realizados a diferentes valores de pH inicial com e sem agitaccedilatildeo Verifica-se
que
A pH natural sem agitaccedilatildeo a remoccedilatildeo da CQO eacute a mais regular ao longo do tempo
Para os ensaios realizados a pH inicial 4 e 6 a remoccedilatildeo para a 3ordf hora eacute bastante
inferior agraves remoccedilotildees obtidas para as duas primeiras horas
Nos ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo a remoccedilatildeo durante a 3ordf hora eacute
miacutenima natildeo se justificando o prolongamento do ensaio para aleacutem de 2 h
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
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verificamos uma remoccedilatildeo mais elevada da CQO na primeira hora de ensaio a pH 6 sem
agitaccedilatildeo Relativamente agrave segunda hora natildeo se verifica diferenccedilas significativas No entanto
na 3ordf hora verifica-se uma maior remoccedilatildeo no ensaio a pH natural sem agitaccedilatildeo
Figura 15 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC a pH inicial
natural com e sem agitaccedilatildeo
Figura 16 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC realizada a pH
inicial natural com e sem diluiccedilatildeo da amostra inicial
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 11 - pH natural - c agitaccedilatildeo 100 rpm
X0-X
CQO
COf
NT
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 12 - pH natural - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
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Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
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Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
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Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
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43
Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
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44
Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
48
Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
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41 ndash Ensaios de Eletrocoagulaccedilatildeo
Nesta secccedilatildeo encontram-se os resultados obtidos para as diferentes condiccedilotildees experimentais
ensaiadas tal como se encontra descrito na Tabela 3 Tal como jaacute foi referido anteriormente
todos os ensaios aqui apresentados foram realizados a uma intensidade de corrente aplicada
de 25 A
Cada uma das diferentes condiccedilotildees experimentais ensaiadas for repetida uma ou vaacuterias
vezes Para evitar grandes variaccedilotildees no volume dos ensaios e em simultacircneo haver
determinaccedilotildees da CQO a intervalos de tempos reduzidos as amostras em cada uma das
repeticcedilotildees foram recolhidas a tempos diferentes Deste modo por vezes para um
determinado tempo temos apenas um valor do paracircmetro em estudo ao qual continuamos a
chamar incorretamente ldquomeacutediardquo e para o qual consequentemente natildeo existe desvio
padratildeo A esses valores meacutedios da CQO foram ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau Na realidade
em alguns dos casos o ajuste de uma exponencial ou equaccedilatildeo do 2ordm grau podia ter sido
conseguido com resultados igualmente bons Contudo por razotildees de consistecircncia foram
sempre ajustadas equaccedilotildees do 3ordm grau
Para os outros paracircmetros de anaacutelise usados neste estudo COf NT pH e condutividade as
determinaccedilotildees natildeo foram tatildeo exaustivas apesar de terem sido calculadas sempre para mais
do que um ensaio Contudo seratildeo apresentados apenas os resultados para o ensaio em que
foram recolhidas mais amostras e que portanto apresenta um maior nuacutemero de resultados
411 ndash Amostras sem diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC agraves amostras de lixiviado sem diluiccedilatildeo a pH inicial natural com
e sem agitaccedilatildeo e a pH 6 e pH 4 sem agitaccedilatildeo Nas duas sub-secccedilotildees seguintes apresentam-
se respetivamente os resultados obtidos para a variaccedilatildeo ao longo do tempo da CQO e dos
restantes paracircmetros controlados COf NT condutividade e pH
4111 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo da CQO
Ensaios a pH natural sem agitaccedilatildeo
Realizaram-se 6 ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo de forma a determinar a evoluccedilatildeo
da CQO ao longo do tempo de ensaio Os resultados obtidos encontram-se na Tabela 6 e na
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 6 que tambeacutem contecircm informaccedilatildeo relativa agrave meacutedia e ao desvio padratildeo para os
resultados obtidos nos diferentes ensaios
Tabela 6 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo com a
respetiva meacutedia e desvio padratildeo
CQO g O2L
-1
t min A B C D E F Meacutedia DP
0 1851 1758 1866 1717 1775 1799 1794 057
10 1737
1683
1710 038
20 1701 1647
1674 038
30 1571
1522
1546 035
40 1593 1465 1499
1519 066
50 1411
1411
60 1350 1336
1328 1286 1331 1326 024
80 1278 1199 1300
1259 053
100 1244 1074
938
1085 153
120 1109 951 996
823 955 967 103
130
993
993
140
796 798
797 002
150
787 724
756 045
160
783 669
726 080
170
794 722
758 051
180
697 707 584 727 679 064
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Figura 6 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo para as amostras recolhidas no ensaio de EC a pH natural
sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios A a F realizados
Consultando a Tabela 6 podemos concluir que em meacutedia para as 3 h de ensaio foram
removidos cerca de 11 g O2L-1 o que corresponde a uma remoccedilatildeo de CQO de 62
A anaacutelise da Figura 6 permite verificar que para o tempo de 180 minutos se comeccedila a verificar
a tendecircncia para a formaccedilatildeo de um patamar na curva ajustada aos dados experimentais o que
significa que se estaacute perto de se atingir o maacuteximo de remoccedilatildeo de CQO com uma eficiecircncia
energeacutetica aceitaacutevel
Ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo
Nos 4 ensaios de EC realizados a pH natural com agitaccedilatildeo (100 rpm) cujos resultados de CQO
se encontram na Tabela 7 e na Figura 7 verifica-se tal como no caso anterior uma boa
reprodutibilidade dos resultados A curva ajustada agrave meacutedia dos resultados apresenta uma
clara tendecircncia para formar um patamar a tempo inferior ao verificado no ensaio sem
agitaccedilatildeo Este facto traduz-se numa remoccedilatildeo de CQO menor que foi aqui de apenas 36 ao
fim de 3 h
Nestes ensaios pretendia-se minimizar problemas de passivaccedilatildeo do eleacutetrodo aumentando a
eficiecircncia EC Poreacutem a remoccedilatildeo da CQO foi menor provavelmente porque a agitaccedilatildeo
destruiacutea os flocos formados
y = 5E-07x3 - 4E-05x2 - 0071x + 17896 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
A
B
C
D
E
F
Meacutedia
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Tabela 7 ndash Resultados da variaccedilatildeo da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC
realizados a pH natural com agitaccedilatildeo
CQO g O2L-1
t min G H I J Meacutedia DP
0 1736 1817 1845 1698 1774 069
10
1800
1592 1696 147
30
1645
1529 1587 082
40 1601
1429 1515 121
60
1523 1445
1484 055
80 1381
1262 1321 084
100
1341
1212 1276 091
120 1218
1229
1224
130 1213
1125 1169 062
140 1236 1270
1253
150 1094
1087 1090
160 1086 1150
1118
170 1138 1193
1166
180 1138 1264 1196 965 1141 128
Figura 7 ndash Valores da CQO das amostras recolhidas ao longo do tempo nos ensaios de EC realizados a pH
natural com agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
y = 3E-07x3 + 8E-05x2 - 00603x + 17635 Rsup2 = 097
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
G
H
I
J
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
30
Ensaios a pH 6 sem agitaccedilatildeo
Para os 4 ensaios de EC realizadas a pH inicial 6 sem agitaccedilatildeo cujos resultados da CQO para
as amostras recolhidas se encontram na Tabela 8 e Figura 8 o pH da amostra foi ajustado
com H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC
Mais uma vez foi obtido o ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos resultados experimentais
com uma boa correlaccedilatildeo observando-se a formaccedilatildeo de um patamar para tempos superiores a
160 min A remoccedilatildeo total de CQO nas 3 h de ensaios foi de 64 ligeiramente superior ao
valor observando para o ensaio em que natildeo foi efetuada correccedilatildeo ao pH inicial da suspensatildeo
Tabela 8 ndash Resultados de CQO obtidos para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a pH 6
sem agitaccedilatildeo bem como a meacutedia e o desvio padratildeo para esses resultados
CQO g O2L
-1
t min K L M N Meacutedia DP
0 1758 1758 1848 1758 1780 045
10 1726
1758
1742 023
30
1544 1567 1555 016
40
1379
1379
60 1119
1206 1242 1189 063
80
986
1099 1043 081
100 810
904
857 066
120
831
826 828 003
130
721
721
140 647 683 733
687 043
150 624 691 719
678 049
160 628 591 731
650 073
170 630 595 707
644 057
180 635 598 689 607 632 041
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
31
Figura 8 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo par os diferentes ensaios de EC realizados a pH 6 sem
agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
Ensaios a pH 4 sem agitaccedilatildeo
Foram realizados 3 ensaios de EC a pH inicial 4 tendo-se efetuado a correccedilatildeo ao pH com
H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC Os resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO nos
diferentes ensaios encontram-se na Tabela 9 e na Figura 9 A meacutedia e o desvio padratildeo
apresentados na tabela foram calculados apenas com dois dos ensaios O e P uma vez que os
resultados obtidos no ensaio Q se afastam muito dos obtidos nos outros ensaios tal como se
pode verificar na Figura 9 Este resultado diferente ainda que com um andamento idecircntico
deve estar relacionado com algum erro experimental cometido
Uma equaccedilatildeo do 3ordm grau tambeacutem se ajusta com uma boa correlaccedilatildeo agrave meacutedia dos resultados
experimentais obtidos apresentando uma espeacutecie de patamar inicial para aleacutem do jaacute
habitual patamar final O andamento inicial da curva deve estar relacionado com a formaccedilatildeo
no iniacutecio do ensaio de partiacuteculas muito finas que vatildeo posteriormente dar origem aos
agregados que sedimentam Estas partiacuteculas finas levam mais tempo a sedimentar e
ldquocontaminamrdquo com mais facilidade as amostras recolhidas para a determinaccedilatildeo da CQO
dando origem a valores mais elevados
No cocircmputo geral a remoccedilatildeo da CQO foi inferior agrave dos outros ensaios realizados sem
agitaccedilatildeo tendo sido de 53
y = 1E-06x3 + 6E-05x2 - 01082x + 18182 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
K
L
M
N
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 9 ndash Resultados da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC realizados a pH 4
sem agitaccedilatildeo
CQO mg L-1
t min O P Q Meacutedia DP
0 1466 1342 1448 1404 067
10
1361 1491 1361 092
30
1363 1532 1363 120
40
1384
60
1074
1074
80 1071
1293 1071 157
100
813 1180 813 259
120 731
1062 731 234
130 679
679
140 721 635 1132 678 265
150 590 682
636 065
160 586 641 889 613 162
170 604 634
619 022
180 494 574 920 534 227
Figura 9 ndash Valores da CQO para as amostras recolhidas ao longo do tempo de EC para o ensaio realizado
a pH 4 sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia dos ensaios O e P
y = 2E-06x3 - 00006x2 - 00205x + 14095 Rsup2 = 098
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
O
P
Q
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
33
4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade
e pH
Na Tabela 10 e na Figura 10 encontram-se os resultados obtidos para as variaccedilotildees de COf e de
NT nos ensaios realizados a pH natural sem e com agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo As
remoccedilotildees globais de COf para as diferentes condiccedilotildees experimentais apresentam posiccedilotildees
relativas semelhantes agraves observadas para a CQO o que eacute explicado pelo facto da remoccedilatildeo da
carga orgacircnica nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo se dar essencialmente por
floculaccedilatildeocoagulaccedilatildeo com apenas uma reduzida remoccedilatildeo de carga orgacircnica por oxidaccedilatildeo
anoacutedica
Quanto agraves remoccedilotildees de azoto total satildeo bastante mais reduzidas e com um padratildeo idecircntico ao
observado pelo COf e pela CQO Esta menor remoccedilatildeo do NT pode estar relacionada com o
facto do azoto total englobar diferentes formas de azoto e o processo de EC poder ser mais
adequado para a remoccedilatildeo de algumas das formas
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH independentemente do seu valor inicial observa-se um aumento ao
longo dos ensaios sendo o valor final do pH das suspensotildees ao fim de 3 h de
aproximadamente 13 Esta subida do pH estaacute relacionada com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que
estatildeo na base da formaccedilatildeo de flocos e que iraacute levar agrave remoccedilatildeo da carga orgacircnica da
suspensatildeo
Em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo da condutividade ao longo dos ensaios observam-se que ao longo dos
ensaios realizados a diferentes condiccedilotildees experimentais sucessivos aumentos e reduccedilotildees
Estes periacuteodos devem estar relacionados respetivamente com fases de maior formaccedilatildeo de
hidroacutexidos com elevada condutividade com fases de formaccedilatildeo de flocos e consequente
precipitaccedilatildeo e reduccedilatildeo de condutividade
Tabela 10 - Remoccedilotildees de COf e de NT obtidas nos ensaios de EC a pH natural sem e com
agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo
Remoccedilatildeo COf NT
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 60 37
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo 100 rpm 50 28
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo 70 43
2611 - pH 4 - s agitaccedilatildeo 57 33
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
34
Figura 10 ndash Variaccedilatildeo da COf e NT relativos no tempo para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a)
pH natural sem agitaccedilatildeo b) pH 6 sem agitaccedilatildeo c) pH 4 sem agitaccedilatildeo d) pH natural com agitaccedilatildeo
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
Tempo minutos
pH natural com agitaccedilatildeo
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH natural
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempominutos
pH 6
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH 4
COf NT
a) b)
c) d)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
35
Figura 11 ndash Valores da condutividade e do pH para as amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC
realizados sem agitaccedilatildeo a) pH natural b) pH 6 e c) pH 4
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12 com o objetivo de estudar o
efeito da diluiccedilatildeo sobre a eficiecircncia do meacutetodo Na Tabela 11 e na Figura 12 encontram-se os
resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo de ensaio para os dois testes
realizados bem como a meacutedia e o desvio padratildeo dos dados recolhidos Observa-se uma
grande dispersatildeo de resultados na parte final do ensaio apoacutes 2 h que se traduz num
coeficiente de correlaccedilatildeo da equaccedilatildeo de 3ordf ordem ajustada aos dados experimentais pior
que os anteriores Para este resultado tambeacutem teraacute contribuiacutedo o facto de apenas se terem
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 6
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 4
Cond
pH
pH
a) b)
c)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
36
realizado 2 ensaios Tal como nos casos anteriores observou-se a tendecircncia para a formaccedilatildeo
de um patamar na curva ajustada para tempos superiores a 2 h
Apesar da remoccedilatildeo da CQO ter sido de cerca de 72 valor mais elevado do que nos ensaios
sem diluiccedilatildeo note-se que a remoccedilatildeo absoluta de CQO for muito inferior tendo sido cerca de
6 g Lmdash1 quando nos casos anteriores se tinham observado valores superiores a 11 g Lmdash1
Tabela 11 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
CQO g O2L
-1
t min R S Meacutedia DP
0 785 900 843 081
10
866 866
30 601 669 635 049
60
538 538
100 379 449 414 050
120 293
293
130 270
270
140 281 350 315 049
150 201 346 273 102
160 200 360 280 114
170 197 382 290 131
180 162 314 238 108
Figura 12 ndash Variaccedilatildeo da CQO das amostras recolhidas ao longo da EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
y = -8E-08x3 + 00002x2 - 00704x + 8727 Rsup2 = 098
00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
R
S
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
37
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH ao longo dos ensaios (Figura 13) foi idecircntica agrave dos ensaios sem
diluiccedilatildeo ie aumentou durante o ensaio ateacute atingir o valor de aproximadamente 13 e
mantendo-se nesse valor ateacute ao fim do ensaio A variaccedilatildeo da condutividade (Figura 13)
apresentou tambeacutem um comportamento semelhante ao dos ensaios sem diluiccedilatildeo embora com
variaccedilotildees menos bruscas o que eacute normal pois a concentraccedilatildeo de poluentes existentes e
hidroacutexidos formados estaacute reduzida a metade
Figura 13 ndash Variaccedilatildeo da condutividade e do pH ao longo EC realizado a pH natural com diluiccedilatildeo de 12
sem agitaccedilatildeo
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados
Na Figura 14 comparam-se as remoccedilotildees relativas de CQO de COf e de NT para os ensaios
realizados a diferentes valores de pH inicial sem agitaccedilatildeo Verifica-se que as maiores
remoccedilotildees de CQO foram obtidas para pH inicial natural e 6 A este uacuteltimo pH tambeacutem se
observaram as maiores remoccedilotildees absolutas de COf e de TN
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural com diluiccedilatildeo
Cond pH
pH
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 14 - Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e NT obtidas apoacutes 3h de tratamento de EC a pH
inicial natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo
Quando se comparam os ensaios realizados a pH natural com e sem agitaccedilatildeo (Figura 15)
observam-se remoccedilotildees absolutas de CQO de COf e de NT superiores para o ensaio realizado
sem agitaccedilatildeo Efetivamente a agitaccedilatildeo parece natildeo favorecer a formaccedilatildeo dos flocos ou
mesmo provocar a sua desagregaccedilatildeo
Aparentemente o facto de diluir o lixiviado original antes de efetuar o ensaio de
eletrocoagulaccedilatildeo tambeacutem natildeo introduz alteraccedilotildees positivas nos resultados pois a diluiccedilatildeo
leva a que as remoccedilotildees absolutas dos paracircmetros em anaacutelise decresccedilam significativamente
(Figura 16) O efeito da concentraccedilatildeo parece ser de extrema importacircncia sendo que quando
a concentraccedilatildeo eacute superior se devem formar flocos com massa criacutetica para sedimentarem com
maior facilidade
Na Figura 17 faz-se uma anaacutelise da remoccedilatildeo absoluta da CQO nas diferentes horas de ensaio
para os testes realizados a diferentes valores de pH inicial com e sem agitaccedilatildeo Verifica-se
que
A pH natural sem agitaccedilatildeo a remoccedilatildeo da CQO eacute a mais regular ao longo do tempo
Para os ensaios realizados a pH inicial 4 e 6 a remoccedilatildeo para a 3ordf hora eacute bastante
inferior agraves remoccedilotildees obtidas para as duas primeiras horas
Nos ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo a remoccedilatildeo durante a 3ordf hora eacute
miacutenima natildeo se justificando o prolongamento do ensaio para aleacutem de 2 h
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
39
verificamos uma remoccedilatildeo mais elevada da CQO na primeira hora de ensaio a pH 6 sem
agitaccedilatildeo Relativamente agrave segunda hora natildeo se verifica diferenccedilas significativas No entanto
na 3ordf hora verifica-se uma maior remoccedilatildeo no ensaio a pH natural sem agitaccedilatildeo
Figura 15 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC a pH inicial
natural com e sem agitaccedilatildeo
Figura 16 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC realizada a pH
inicial natural com e sem diluiccedilatildeo da amostra inicial
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 11 - pH natural - c agitaccedilatildeo 100 rpm
X0-X
CQO
COf
NT
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 12 - pH natural - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
40
Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
41
Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
42
Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
43
Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
44
Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
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Figura 6 que tambeacutem contecircm informaccedilatildeo relativa agrave meacutedia e ao desvio padratildeo para os
resultados obtidos nos diferentes ensaios
Tabela 6 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural sem agitaccedilatildeo com a
respetiva meacutedia e desvio padratildeo
CQO g O2L
-1
t min A B C D E F Meacutedia DP
0 1851 1758 1866 1717 1775 1799 1794 057
10 1737
1683
1710 038
20 1701 1647
1674 038
30 1571
1522
1546 035
40 1593 1465 1499
1519 066
50 1411
1411
60 1350 1336
1328 1286 1331 1326 024
80 1278 1199 1300
1259 053
100 1244 1074
938
1085 153
120 1109 951 996
823 955 967 103
130
993
993
140
796 798
797 002
150
787 724
756 045
160
783 669
726 080
170
794 722
758 051
180
697 707 584 727 679 064
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Figura 6 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo para as amostras recolhidas no ensaio de EC a pH natural
sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios A a F realizados
Consultando a Tabela 6 podemos concluir que em meacutedia para as 3 h de ensaio foram
removidos cerca de 11 g O2L-1 o que corresponde a uma remoccedilatildeo de CQO de 62
A anaacutelise da Figura 6 permite verificar que para o tempo de 180 minutos se comeccedila a verificar
a tendecircncia para a formaccedilatildeo de um patamar na curva ajustada aos dados experimentais o que
significa que se estaacute perto de se atingir o maacuteximo de remoccedilatildeo de CQO com uma eficiecircncia
energeacutetica aceitaacutevel
Ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo
Nos 4 ensaios de EC realizados a pH natural com agitaccedilatildeo (100 rpm) cujos resultados de CQO
se encontram na Tabela 7 e na Figura 7 verifica-se tal como no caso anterior uma boa
reprodutibilidade dos resultados A curva ajustada agrave meacutedia dos resultados apresenta uma
clara tendecircncia para formar um patamar a tempo inferior ao verificado no ensaio sem
agitaccedilatildeo Este facto traduz-se numa remoccedilatildeo de CQO menor que foi aqui de apenas 36 ao
fim de 3 h
Nestes ensaios pretendia-se minimizar problemas de passivaccedilatildeo do eleacutetrodo aumentando a
eficiecircncia EC Poreacutem a remoccedilatildeo da CQO foi menor provavelmente porque a agitaccedilatildeo
destruiacutea os flocos formados
y = 5E-07x3 - 4E-05x2 - 0071x + 17896 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
A
B
C
D
E
F
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
29
Tabela 7 ndash Resultados da variaccedilatildeo da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC
realizados a pH natural com agitaccedilatildeo
CQO g O2L-1
t min G H I J Meacutedia DP
0 1736 1817 1845 1698 1774 069
10
1800
1592 1696 147
30
1645
1529 1587 082
40 1601
1429 1515 121
60
1523 1445
1484 055
80 1381
1262 1321 084
100
1341
1212 1276 091
120 1218
1229
1224
130 1213
1125 1169 062
140 1236 1270
1253
150 1094
1087 1090
160 1086 1150
1118
170 1138 1193
1166
180 1138 1264 1196 965 1141 128
Figura 7 ndash Valores da CQO das amostras recolhidas ao longo do tempo nos ensaios de EC realizados a pH
natural com agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
y = 3E-07x3 + 8E-05x2 - 00603x + 17635 Rsup2 = 097
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
G
H
I
J
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
30
Ensaios a pH 6 sem agitaccedilatildeo
Para os 4 ensaios de EC realizadas a pH inicial 6 sem agitaccedilatildeo cujos resultados da CQO para
as amostras recolhidas se encontram na Tabela 8 e Figura 8 o pH da amostra foi ajustado
com H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC
Mais uma vez foi obtido o ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos resultados experimentais
com uma boa correlaccedilatildeo observando-se a formaccedilatildeo de um patamar para tempos superiores a
160 min A remoccedilatildeo total de CQO nas 3 h de ensaios foi de 64 ligeiramente superior ao
valor observando para o ensaio em que natildeo foi efetuada correccedilatildeo ao pH inicial da suspensatildeo
Tabela 8 ndash Resultados de CQO obtidos para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a pH 6
sem agitaccedilatildeo bem como a meacutedia e o desvio padratildeo para esses resultados
CQO g O2L
-1
t min K L M N Meacutedia DP
0 1758 1758 1848 1758 1780 045
10 1726
1758
1742 023
30
1544 1567 1555 016
40
1379
1379
60 1119
1206 1242 1189 063
80
986
1099 1043 081
100 810
904
857 066
120
831
826 828 003
130
721
721
140 647 683 733
687 043
150 624 691 719
678 049
160 628 591 731
650 073
170 630 595 707
644 057
180 635 598 689 607 632 041
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
31
Figura 8 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo par os diferentes ensaios de EC realizados a pH 6 sem
agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
Ensaios a pH 4 sem agitaccedilatildeo
Foram realizados 3 ensaios de EC a pH inicial 4 tendo-se efetuado a correccedilatildeo ao pH com
H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC Os resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO nos
diferentes ensaios encontram-se na Tabela 9 e na Figura 9 A meacutedia e o desvio padratildeo
apresentados na tabela foram calculados apenas com dois dos ensaios O e P uma vez que os
resultados obtidos no ensaio Q se afastam muito dos obtidos nos outros ensaios tal como se
pode verificar na Figura 9 Este resultado diferente ainda que com um andamento idecircntico
deve estar relacionado com algum erro experimental cometido
Uma equaccedilatildeo do 3ordm grau tambeacutem se ajusta com uma boa correlaccedilatildeo agrave meacutedia dos resultados
experimentais obtidos apresentando uma espeacutecie de patamar inicial para aleacutem do jaacute
habitual patamar final O andamento inicial da curva deve estar relacionado com a formaccedilatildeo
no iniacutecio do ensaio de partiacuteculas muito finas que vatildeo posteriormente dar origem aos
agregados que sedimentam Estas partiacuteculas finas levam mais tempo a sedimentar e
ldquocontaminamrdquo com mais facilidade as amostras recolhidas para a determinaccedilatildeo da CQO
dando origem a valores mais elevados
No cocircmputo geral a remoccedilatildeo da CQO foi inferior agrave dos outros ensaios realizados sem
agitaccedilatildeo tendo sido de 53
y = 1E-06x3 + 6E-05x2 - 01082x + 18182 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
K
L
M
N
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 9 ndash Resultados da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC realizados a pH 4
sem agitaccedilatildeo
CQO mg L-1
t min O P Q Meacutedia DP
0 1466 1342 1448 1404 067
10
1361 1491 1361 092
30
1363 1532 1363 120
40
1384
60
1074
1074
80 1071
1293 1071 157
100
813 1180 813 259
120 731
1062 731 234
130 679
679
140 721 635 1132 678 265
150 590 682
636 065
160 586 641 889 613 162
170 604 634
619 022
180 494 574 920 534 227
Figura 9 ndash Valores da CQO para as amostras recolhidas ao longo do tempo de EC para o ensaio realizado
a pH 4 sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia dos ensaios O e P
y = 2E-06x3 - 00006x2 - 00205x + 14095 Rsup2 = 098
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
O
P
Q
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
33
4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade
e pH
Na Tabela 10 e na Figura 10 encontram-se os resultados obtidos para as variaccedilotildees de COf e de
NT nos ensaios realizados a pH natural sem e com agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo As
remoccedilotildees globais de COf para as diferentes condiccedilotildees experimentais apresentam posiccedilotildees
relativas semelhantes agraves observadas para a CQO o que eacute explicado pelo facto da remoccedilatildeo da
carga orgacircnica nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo se dar essencialmente por
floculaccedilatildeocoagulaccedilatildeo com apenas uma reduzida remoccedilatildeo de carga orgacircnica por oxidaccedilatildeo
anoacutedica
Quanto agraves remoccedilotildees de azoto total satildeo bastante mais reduzidas e com um padratildeo idecircntico ao
observado pelo COf e pela CQO Esta menor remoccedilatildeo do NT pode estar relacionada com o
facto do azoto total englobar diferentes formas de azoto e o processo de EC poder ser mais
adequado para a remoccedilatildeo de algumas das formas
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH independentemente do seu valor inicial observa-se um aumento ao
longo dos ensaios sendo o valor final do pH das suspensotildees ao fim de 3 h de
aproximadamente 13 Esta subida do pH estaacute relacionada com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que
estatildeo na base da formaccedilatildeo de flocos e que iraacute levar agrave remoccedilatildeo da carga orgacircnica da
suspensatildeo
Em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo da condutividade ao longo dos ensaios observam-se que ao longo dos
ensaios realizados a diferentes condiccedilotildees experimentais sucessivos aumentos e reduccedilotildees
Estes periacuteodos devem estar relacionados respetivamente com fases de maior formaccedilatildeo de
hidroacutexidos com elevada condutividade com fases de formaccedilatildeo de flocos e consequente
precipitaccedilatildeo e reduccedilatildeo de condutividade
Tabela 10 - Remoccedilotildees de COf e de NT obtidas nos ensaios de EC a pH natural sem e com
agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo
Remoccedilatildeo COf NT
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 60 37
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo 100 rpm 50 28
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo 70 43
2611 - pH 4 - s agitaccedilatildeo 57 33
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
34
Figura 10 ndash Variaccedilatildeo da COf e NT relativos no tempo para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a)
pH natural sem agitaccedilatildeo b) pH 6 sem agitaccedilatildeo c) pH 4 sem agitaccedilatildeo d) pH natural com agitaccedilatildeo
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
Tempo minutos
pH natural com agitaccedilatildeo
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH natural
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempominutos
pH 6
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH 4
COf NT
a) b)
c) d)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 11 ndash Valores da condutividade e do pH para as amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC
realizados sem agitaccedilatildeo a) pH natural b) pH 6 e c) pH 4
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12 com o objetivo de estudar o
efeito da diluiccedilatildeo sobre a eficiecircncia do meacutetodo Na Tabela 11 e na Figura 12 encontram-se os
resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo de ensaio para os dois testes
realizados bem como a meacutedia e o desvio padratildeo dos dados recolhidos Observa-se uma
grande dispersatildeo de resultados na parte final do ensaio apoacutes 2 h que se traduz num
coeficiente de correlaccedilatildeo da equaccedilatildeo de 3ordf ordem ajustada aos dados experimentais pior
que os anteriores Para este resultado tambeacutem teraacute contribuiacutedo o facto de apenas se terem
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 6
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 4
Cond
pH
pH
a) b)
c)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
36
realizado 2 ensaios Tal como nos casos anteriores observou-se a tendecircncia para a formaccedilatildeo
de um patamar na curva ajustada para tempos superiores a 2 h
Apesar da remoccedilatildeo da CQO ter sido de cerca de 72 valor mais elevado do que nos ensaios
sem diluiccedilatildeo note-se que a remoccedilatildeo absoluta de CQO for muito inferior tendo sido cerca de
6 g Lmdash1 quando nos casos anteriores se tinham observado valores superiores a 11 g Lmdash1
Tabela 11 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
CQO g O2L
-1
t min R S Meacutedia DP
0 785 900 843 081
10
866 866
30 601 669 635 049
60
538 538
100 379 449 414 050
120 293
293
130 270
270
140 281 350 315 049
150 201 346 273 102
160 200 360 280 114
170 197 382 290 131
180 162 314 238 108
Figura 12 ndash Variaccedilatildeo da CQO das amostras recolhidas ao longo da EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
y = -8E-08x3 + 00002x2 - 00704x + 8727 Rsup2 = 098
00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
R
S
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Quanto agrave variaccedilatildeo do pH ao longo dos ensaios (Figura 13) foi idecircntica agrave dos ensaios sem
diluiccedilatildeo ie aumentou durante o ensaio ateacute atingir o valor de aproximadamente 13 e
mantendo-se nesse valor ateacute ao fim do ensaio A variaccedilatildeo da condutividade (Figura 13)
apresentou tambeacutem um comportamento semelhante ao dos ensaios sem diluiccedilatildeo embora com
variaccedilotildees menos bruscas o que eacute normal pois a concentraccedilatildeo de poluentes existentes e
hidroacutexidos formados estaacute reduzida a metade
Figura 13 ndash Variaccedilatildeo da condutividade e do pH ao longo EC realizado a pH natural com diluiccedilatildeo de 12
sem agitaccedilatildeo
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados
Na Figura 14 comparam-se as remoccedilotildees relativas de CQO de COf e de NT para os ensaios
realizados a diferentes valores de pH inicial sem agitaccedilatildeo Verifica-se que as maiores
remoccedilotildees de CQO foram obtidas para pH inicial natural e 6 A este uacuteltimo pH tambeacutem se
observaram as maiores remoccedilotildees absolutas de COf e de TN
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural com diluiccedilatildeo
Cond pH
pH
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
38
Figura 14 - Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e NT obtidas apoacutes 3h de tratamento de EC a pH
inicial natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo
Quando se comparam os ensaios realizados a pH natural com e sem agitaccedilatildeo (Figura 15)
observam-se remoccedilotildees absolutas de CQO de COf e de NT superiores para o ensaio realizado
sem agitaccedilatildeo Efetivamente a agitaccedilatildeo parece natildeo favorecer a formaccedilatildeo dos flocos ou
mesmo provocar a sua desagregaccedilatildeo
Aparentemente o facto de diluir o lixiviado original antes de efetuar o ensaio de
eletrocoagulaccedilatildeo tambeacutem natildeo introduz alteraccedilotildees positivas nos resultados pois a diluiccedilatildeo
leva a que as remoccedilotildees absolutas dos paracircmetros em anaacutelise decresccedilam significativamente
(Figura 16) O efeito da concentraccedilatildeo parece ser de extrema importacircncia sendo que quando
a concentraccedilatildeo eacute superior se devem formar flocos com massa criacutetica para sedimentarem com
maior facilidade
Na Figura 17 faz-se uma anaacutelise da remoccedilatildeo absoluta da CQO nas diferentes horas de ensaio
para os testes realizados a diferentes valores de pH inicial com e sem agitaccedilatildeo Verifica-se
que
A pH natural sem agitaccedilatildeo a remoccedilatildeo da CQO eacute a mais regular ao longo do tempo
Para os ensaios realizados a pH inicial 4 e 6 a remoccedilatildeo para a 3ordf hora eacute bastante
inferior agraves remoccedilotildees obtidas para as duas primeiras horas
Nos ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo a remoccedilatildeo durante a 3ordf hora eacute
miacutenima natildeo se justificando o prolongamento do ensaio para aleacutem de 2 h
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
39
verificamos uma remoccedilatildeo mais elevada da CQO na primeira hora de ensaio a pH 6 sem
agitaccedilatildeo Relativamente agrave segunda hora natildeo se verifica diferenccedilas significativas No entanto
na 3ordf hora verifica-se uma maior remoccedilatildeo no ensaio a pH natural sem agitaccedilatildeo
Figura 15 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC a pH inicial
natural com e sem agitaccedilatildeo
Figura 16 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC realizada a pH
inicial natural com e sem diluiccedilatildeo da amostra inicial
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 11 - pH natural - c agitaccedilatildeo 100 rpm
X0-X
CQO
COf
NT
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 12 - pH natural - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
40
Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
41
Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
42
Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
43
Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
44
Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
61
Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
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Figura 6 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo para as amostras recolhidas no ensaio de EC a pH natural
sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios A a F realizados
Consultando a Tabela 6 podemos concluir que em meacutedia para as 3 h de ensaio foram
removidos cerca de 11 g O2L-1 o que corresponde a uma remoccedilatildeo de CQO de 62
A anaacutelise da Figura 6 permite verificar que para o tempo de 180 minutos se comeccedila a verificar
a tendecircncia para a formaccedilatildeo de um patamar na curva ajustada aos dados experimentais o que
significa que se estaacute perto de se atingir o maacuteximo de remoccedilatildeo de CQO com uma eficiecircncia
energeacutetica aceitaacutevel
Ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo
Nos 4 ensaios de EC realizados a pH natural com agitaccedilatildeo (100 rpm) cujos resultados de CQO
se encontram na Tabela 7 e na Figura 7 verifica-se tal como no caso anterior uma boa
reprodutibilidade dos resultados A curva ajustada agrave meacutedia dos resultados apresenta uma
clara tendecircncia para formar um patamar a tempo inferior ao verificado no ensaio sem
agitaccedilatildeo Este facto traduz-se numa remoccedilatildeo de CQO menor que foi aqui de apenas 36 ao
fim de 3 h
Nestes ensaios pretendia-se minimizar problemas de passivaccedilatildeo do eleacutetrodo aumentando a
eficiecircncia EC Poreacutem a remoccedilatildeo da CQO foi menor provavelmente porque a agitaccedilatildeo
destruiacutea os flocos formados
y = 5E-07x3 - 4E-05x2 - 0071x + 17896 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
A
B
C
D
E
F
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
29
Tabela 7 ndash Resultados da variaccedilatildeo da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC
realizados a pH natural com agitaccedilatildeo
CQO g O2L-1
t min G H I J Meacutedia DP
0 1736 1817 1845 1698 1774 069
10
1800
1592 1696 147
30
1645
1529 1587 082
40 1601
1429 1515 121
60
1523 1445
1484 055
80 1381
1262 1321 084
100
1341
1212 1276 091
120 1218
1229
1224
130 1213
1125 1169 062
140 1236 1270
1253
150 1094
1087 1090
160 1086 1150
1118
170 1138 1193
1166
180 1138 1264 1196 965 1141 128
Figura 7 ndash Valores da CQO das amostras recolhidas ao longo do tempo nos ensaios de EC realizados a pH
natural com agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
y = 3E-07x3 + 8E-05x2 - 00603x + 17635 Rsup2 = 097
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
G
H
I
J
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
30
Ensaios a pH 6 sem agitaccedilatildeo
Para os 4 ensaios de EC realizadas a pH inicial 6 sem agitaccedilatildeo cujos resultados da CQO para
as amostras recolhidas se encontram na Tabela 8 e Figura 8 o pH da amostra foi ajustado
com H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC
Mais uma vez foi obtido o ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos resultados experimentais
com uma boa correlaccedilatildeo observando-se a formaccedilatildeo de um patamar para tempos superiores a
160 min A remoccedilatildeo total de CQO nas 3 h de ensaios foi de 64 ligeiramente superior ao
valor observando para o ensaio em que natildeo foi efetuada correccedilatildeo ao pH inicial da suspensatildeo
Tabela 8 ndash Resultados de CQO obtidos para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a pH 6
sem agitaccedilatildeo bem como a meacutedia e o desvio padratildeo para esses resultados
CQO g O2L
-1
t min K L M N Meacutedia DP
0 1758 1758 1848 1758 1780 045
10 1726
1758
1742 023
30
1544 1567 1555 016
40
1379
1379
60 1119
1206 1242 1189 063
80
986
1099 1043 081
100 810
904
857 066
120
831
826 828 003
130
721
721
140 647 683 733
687 043
150 624 691 719
678 049
160 628 591 731
650 073
170 630 595 707
644 057
180 635 598 689 607 632 041
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
31
Figura 8 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo par os diferentes ensaios de EC realizados a pH 6 sem
agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
Ensaios a pH 4 sem agitaccedilatildeo
Foram realizados 3 ensaios de EC a pH inicial 4 tendo-se efetuado a correccedilatildeo ao pH com
H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC Os resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO nos
diferentes ensaios encontram-se na Tabela 9 e na Figura 9 A meacutedia e o desvio padratildeo
apresentados na tabela foram calculados apenas com dois dos ensaios O e P uma vez que os
resultados obtidos no ensaio Q se afastam muito dos obtidos nos outros ensaios tal como se
pode verificar na Figura 9 Este resultado diferente ainda que com um andamento idecircntico
deve estar relacionado com algum erro experimental cometido
Uma equaccedilatildeo do 3ordm grau tambeacutem se ajusta com uma boa correlaccedilatildeo agrave meacutedia dos resultados
experimentais obtidos apresentando uma espeacutecie de patamar inicial para aleacutem do jaacute
habitual patamar final O andamento inicial da curva deve estar relacionado com a formaccedilatildeo
no iniacutecio do ensaio de partiacuteculas muito finas que vatildeo posteriormente dar origem aos
agregados que sedimentam Estas partiacuteculas finas levam mais tempo a sedimentar e
ldquocontaminamrdquo com mais facilidade as amostras recolhidas para a determinaccedilatildeo da CQO
dando origem a valores mais elevados
No cocircmputo geral a remoccedilatildeo da CQO foi inferior agrave dos outros ensaios realizados sem
agitaccedilatildeo tendo sido de 53
y = 1E-06x3 + 6E-05x2 - 01082x + 18182 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
K
L
M
N
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 9 ndash Resultados da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC realizados a pH 4
sem agitaccedilatildeo
CQO mg L-1
t min O P Q Meacutedia DP
0 1466 1342 1448 1404 067
10
1361 1491 1361 092
30
1363 1532 1363 120
40
1384
60
1074
1074
80 1071
1293 1071 157
100
813 1180 813 259
120 731
1062 731 234
130 679
679
140 721 635 1132 678 265
150 590 682
636 065
160 586 641 889 613 162
170 604 634
619 022
180 494 574 920 534 227
Figura 9 ndash Valores da CQO para as amostras recolhidas ao longo do tempo de EC para o ensaio realizado
a pH 4 sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia dos ensaios O e P
y = 2E-06x3 - 00006x2 - 00205x + 14095 Rsup2 = 098
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
O
P
Q
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade
e pH
Na Tabela 10 e na Figura 10 encontram-se os resultados obtidos para as variaccedilotildees de COf e de
NT nos ensaios realizados a pH natural sem e com agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo As
remoccedilotildees globais de COf para as diferentes condiccedilotildees experimentais apresentam posiccedilotildees
relativas semelhantes agraves observadas para a CQO o que eacute explicado pelo facto da remoccedilatildeo da
carga orgacircnica nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo se dar essencialmente por
floculaccedilatildeocoagulaccedilatildeo com apenas uma reduzida remoccedilatildeo de carga orgacircnica por oxidaccedilatildeo
anoacutedica
Quanto agraves remoccedilotildees de azoto total satildeo bastante mais reduzidas e com um padratildeo idecircntico ao
observado pelo COf e pela CQO Esta menor remoccedilatildeo do NT pode estar relacionada com o
facto do azoto total englobar diferentes formas de azoto e o processo de EC poder ser mais
adequado para a remoccedilatildeo de algumas das formas
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH independentemente do seu valor inicial observa-se um aumento ao
longo dos ensaios sendo o valor final do pH das suspensotildees ao fim de 3 h de
aproximadamente 13 Esta subida do pH estaacute relacionada com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que
estatildeo na base da formaccedilatildeo de flocos e que iraacute levar agrave remoccedilatildeo da carga orgacircnica da
suspensatildeo
Em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo da condutividade ao longo dos ensaios observam-se que ao longo dos
ensaios realizados a diferentes condiccedilotildees experimentais sucessivos aumentos e reduccedilotildees
Estes periacuteodos devem estar relacionados respetivamente com fases de maior formaccedilatildeo de
hidroacutexidos com elevada condutividade com fases de formaccedilatildeo de flocos e consequente
precipitaccedilatildeo e reduccedilatildeo de condutividade
Tabela 10 - Remoccedilotildees de COf e de NT obtidas nos ensaios de EC a pH natural sem e com
agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo
Remoccedilatildeo COf NT
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 60 37
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo 100 rpm 50 28
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo 70 43
2611 - pH 4 - s agitaccedilatildeo 57 33
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 10 ndash Variaccedilatildeo da COf e NT relativos no tempo para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a)
pH natural sem agitaccedilatildeo b) pH 6 sem agitaccedilatildeo c) pH 4 sem agitaccedilatildeo d) pH natural com agitaccedilatildeo
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
Tempo minutos
pH natural com agitaccedilatildeo
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH natural
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempominutos
pH 6
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH 4
COf NT
a) b)
c) d)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 11 ndash Valores da condutividade e do pH para as amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC
realizados sem agitaccedilatildeo a) pH natural b) pH 6 e c) pH 4
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12 com o objetivo de estudar o
efeito da diluiccedilatildeo sobre a eficiecircncia do meacutetodo Na Tabela 11 e na Figura 12 encontram-se os
resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo de ensaio para os dois testes
realizados bem como a meacutedia e o desvio padratildeo dos dados recolhidos Observa-se uma
grande dispersatildeo de resultados na parte final do ensaio apoacutes 2 h que se traduz num
coeficiente de correlaccedilatildeo da equaccedilatildeo de 3ordf ordem ajustada aos dados experimentais pior
que os anteriores Para este resultado tambeacutem teraacute contribuiacutedo o facto de apenas se terem
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 6
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 4
Cond
pH
pH
a) b)
c)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
36
realizado 2 ensaios Tal como nos casos anteriores observou-se a tendecircncia para a formaccedilatildeo
de um patamar na curva ajustada para tempos superiores a 2 h
Apesar da remoccedilatildeo da CQO ter sido de cerca de 72 valor mais elevado do que nos ensaios
sem diluiccedilatildeo note-se que a remoccedilatildeo absoluta de CQO for muito inferior tendo sido cerca de
6 g Lmdash1 quando nos casos anteriores se tinham observado valores superiores a 11 g Lmdash1
Tabela 11 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
CQO g O2L
-1
t min R S Meacutedia DP
0 785 900 843 081
10
866 866
30 601 669 635 049
60
538 538
100 379 449 414 050
120 293
293
130 270
270
140 281 350 315 049
150 201 346 273 102
160 200 360 280 114
170 197 382 290 131
180 162 314 238 108
Figura 12 ndash Variaccedilatildeo da CQO das amostras recolhidas ao longo da EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
y = -8E-08x3 + 00002x2 - 00704x + 8727 Rsup2 = 098
00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
R
S
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Quanto agrave variaccedilatildeo do pH ao longo dos ensaios (Figura 13) foi idecircntica agrave dos ensaios sem
diluiccedilatildeo ie aumentou durante o ensaio ateacute atingir o valor de aproximadamente 13 e
mantendo-se nesse valor ateacute ao fim do ensaio A variaccedilatildeo da condutividade (Figura 13)
apresentou tambeacutem um comportamento semelhante ao dos ensaios sem diluiccedilatildeo embora com
variaccedilotildees menos bruscas o que eacute normal pois a concentraccedilatildeo de poluentes existentes e
hidroacutexidos formados estaacute reduzida a metade
Figura 13 ndash Variaccedilatildeo da condutividade e do pH ao longo EC realizado a pH natural com diluiccedilatildeo de 12
sem agitaccedilatildeo
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados
Na Figura 14 comparam-se as remoccedilotildees relativas de CQO de COf e de NT para os ensaios
realizados a diferentes valores de pH inicial sem agitaccedilatildeo Verifica-se que as maiores
remoccedilotildees de CQO foram obtidas para pH inicial natural e 6 A este uacuteltimo pH tambeacutem se
observaram as maiores remoccedilotildees absolutas de COf e de TN
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural com diluiccedilatildeo
Cond pH
pH
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 14 - Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e NT obtidas apoacutes 3h de tratamento de EC a pH
inicial natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo
Quando se comparam os ensaios realizados a pH natural com e sem agitaccedilatildeo (Figura 15)
observam-se remoccedilotildees absolutas de CQO de COf e de NT superiores para o ensaio realizado
sem agitaccedilatildeo Efetivamente a agitaccedilatildeo parece natildeo favorecer a formaccedilatildeo dos flocos ou
mesmo provocar a sua desagregaccedilatildeo
Aparentemente o facto de diluir o lixiviado original antes de efetuar o ensaio de
eletrocoagulaccedilatildeo tambeacutem natildeo introduz alteraccedilotildees positivas nos resultados pois a diluiccedilatildeo
leva a que as remoccedilotildees absolutas dos paracircmetros em anaacutelise decresccedilam significativamente
(Figura 16) O efeito da concentraccedilatildeo parece ser de extrema importacircncia sendo que quando
a concentraccedilatildeo eacute superior se devem formar flocos com massa criacutetica para sedimentarem com
maior facilidade
Na Figura 17 faz-se uma anaacutelise da remoccedilatildeo absoluta da CQO nas diferentes horas de ensaio
para os testes realizados a diferentes valores de pH inicial com e sem agitaccedilatildeo Verifica-se
que
A pH natural sem agitaccedilatildeo a remoccedilatildeo da CQO eacute a mais regular ao longo do tempo
Para os ensaios realizados a pH inicial 4 e 6 a remoccedilatildeo para a 3ordf hora eacute bastante
inferior agraves remoccedilotildees obtidas para as duas primeiras horas
Nos ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo a remoccedilatildeo durante a 3ordf hora eacute
miacutenima natildeo se justificando o prolongamento do ensaio para aleacutem de 2 h
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
39
verificamos uma remoccedilatildeo mais elevada da CQO na primeira hora de ensaio a pH 6 sem
agitaccedilatildeo Relativamente agrave segunda hora natildeo se verifica diferenccedilas significativas No entanto
na 3ordf hora verifica-se uma maior remoccedilatildeo no ensaio a pH natural sem agitaccedilatildeo
Figura 15 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC a pH inicial
natural com e sem agitaccedilatildeo
Figura 16 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC realizada a pH
inicial natural com e sem diluiccedilatildeo da amostra inicial
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 11 - pH natural - c agitaccedilatildeo 100 rpm
X0-X
CQO
COf
NT
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 12 - pH natural - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
40
Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
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3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
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Tabela 7 ndash Resultados da variaccedilatildeo da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC
realizados a pH natural com agitaccedilatildeo
CQO g O2L-1
t min G H I J Meacutedia DP
0 1736 1817 1845 1698 1774 069
10
1800
1592 1696 147
30
1645
1529 1587 082
40 1601
1429 1515 121
60
1523 1445
1484 055
80 1381
1262 1321 084
100
1341
1212 1276 091
120 1218
1229
1224
130 1213
1125 1169 062
140 1236 1270
1253
150 1094
1087 1090
160 1086 1150
1118
170 1138 1193
1166
180 1138 1264 1196 965 1141 128
Figura 7 ndash Valores da CQO das amostras recolhidas ao longo do tempo nos ensaios de EC realizados a pH
natural com agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
y = 3E-07x3 + 8E-05x2 - 00603x + 17635 Rsup2 = 097
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
G
H
I
J
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
30
Ensaios a pH 6 sem agitaccedilatildeo
Para os 4 ensaios de EC realizadas a pH inicial 6 sem agitaccedilatildeo cujos resultados da CQO para
as amostras recolhidas se encontram na Tabela 8 e Figura 8 o pH da amostra foi ajustado
com H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC
Mais uma vez foi obtido o ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos resultados experimentais
com uma boa correlaccedilatildeo observando-se a formaccedilatildeo de um patamar para tempos superiores a
160 min A remoccedilatildeo total de CQO nas 3 h de ensaios foi de 64 ligeiramente superior ao
valor observando para o ensaio em que natildeo foi efetuada correccedilatildeo ao pH inicial da suspensatildeo
Tabela 8 ndash Resultados de CQO obtidos para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a pH 6
sem agitaccedilatildeo bem como a meacutedia e o desvio padratildeo para esses resultados
CQO g O2L
-1
t min K L M N Meacutedia DP
0 1758 1758 1848 1758 1780 045
10 1726
1758
1742 023
30
1544 1567 1555 016
40
1379
1379
60 1119
1206 1242 1189 063
80
986
1099 1043 081
100 810
904
857 066
120
831
826 828 003
130
721
721
140 647 683 733
687 043
150 624 691 719
678 049
160 628 591 731
650 073
170 630 595 707
644 057
180 635 598 689 607 632 041
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Figura 8 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo par os diferentes ensaios de EC realizados a pH 6 sem
agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
Ensaios a pH 4 sem agitaccedilatildeo
Foram realizados 3 ensaios de EC a pH inicial 4 tendo-se efetuado a correccedilatildeo ao pH com
H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC Os resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO nos
diferentes ensaios encontram-se na Tabela 9 e na Figura 9 A meacutedia e o desvio padratildeo
apresentados na tabela foram calculados apenas com dois dos ensaios O e P uma vez que os
resultados obtidos no ensaio Q se afastam muito dos obtidos nos outros ensaios tal como se
pode verificar na Figura 9 Este resultado diferente ainda que com um andamento idecircntico
deve estar relacionado com algum erro experimental cometido
Uma equaccedilatildeo do 3ordm grau tambeacutem se ajusta com uma boa correlaccedilatildeo agrave meacutedia dos resultados
experimentais obtidos apresentando uma espeacutecie de patamar inicial para aleacutem do jaacute
habitual patamar final O andamento inicial da curva deve estar relacionado com a formaccedilatildeo
no iniacutecio do ensaio de partiacuteculas muito finas que vatildeo posteriormente dar origem aos
agregados que sedimentam Estas partiacuteculas finas levam mais tempo a sedimentar e
ldquocontaminamrdquo com mais facilidade as amostras recolhidas para a determinaccedilatildeo da CQO
dando origem a valores mais elevados
No cocircmputo geral a remoccedilatildeo da CQO foi inferior agrave dos outros ensaios realizados sem
agitaccedilatildeo tendo sido de 53
y = 1E-06x3 + 6E-05x2 - 01082x + 18182 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
K
L
M
N
Meacutedia
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Tabela 9 ndash Resultados da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC realizados a pH 4
sem agitaccedilatildeo
CQO mg L-1
t min O P Q Meacutedia DP
0 1466 1342 1448 1404 067
10
1361 1491 1361 092
30
1363 1532 1363 120
40
1384
60
1074
1074
80 1071
1293 1071 157
100
813 1180 813 259
120 731
1062 731 234
130 679
679
140 721 635 1132 678 265
150 590 682
636 065
160 586 641 889 613 162
170 604 634
619 022
180 494 574 920 534 227
Figura 9 ndash Valores da CQO para as amostras recolhidas ao longo do tempo de EC para o ensaio realizado
a pH 4 sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia dos ensaios O e P
y = 2E-06x3 - 00006x2 - 00205x + 14095 Rsup2 = 098
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
O
P
Q
Meacutedia
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4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade
e pH
Na Tabela 10 e na Figura 10 encontram-se os resultados obtidos para as variaccedilotildees de COf e de
NT nos ensaios realizados a pH natural sem e com agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo As
remoccedilotildees globais de COf para as diferentes condiccedilotildees experimentais apresentam posiccedilotildees
relativas semelhantes agraves observadas para a CQO o que eacute explicado pelo facto da remoccedilatildeo da
carga orgacircnica nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo se dar essencialmente por
floculaccedilatildeocoagulaccedilatildeo com apenas uma reduzida remoccedilatildeo de carga orgacircnica por oxidaccedilatildeo
anoacutedica
Quanto agraves remoccedilotildees de azoto total satildeo bastante mais reduzidas e com um padratildeo idecircntico ao
observado pelo COf e pela CQO Esta menor remoccedilatildeo do NT pode estar relacionada com o
facto do azoto total englobar diferentes formas de azoto e o processo de EC poder ser mais
adequado para a remoccedilatildeo de algumas das formas
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH independentemente do seu valor inicial observa-se um aumento ao
longo dos ensaios sendo o valor final do pH das suspensotildees ao fim de 3 h de
aproximadamente 13 Esta subida do pH estaacute relacionada com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que
estatildeo na base da formaccedilatildeo de flocos e que iraacute levar agrave remoccedilatildeo da carga orgacircnica da
suspensatildeo
Em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo da condutividade ao longo dos ensaios observam-se que ao longo dos
ensaios realizados a diferentes condiccedilotildees experimentais sucessivos aumentos e reduccedilotildees
Estes periacuteodos devem estar relacionados respetivamente com fases de maior formaccedilatildeo de
hidroacutexidos com elevada condutividade com fases de formaccedilatildeo de flocos e consequente
precipitaccedilatildeo e reduccedilatildeo de condutividade
Tabela 10 - Remoccedilotildees de COf e de NT obtidas nos ensaios de EC a pH natural sem e com
agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo
Remoccedilatildeo COf NT
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 60 37
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo 100 rpm 50 28
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo 70 43
2611 - pH 4 - s agitaccedilatildeo 57 33
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Figura 10 ndash Variaccedilatildeo da COf e NT relativos no tempo para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a)
pH natural sem agitaccedilatildeo b) pH 6 sem agitaccedilatildeo c) pH 4 sem agitaccedilatildeo d) pH natural com agitaccedilatildeo
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
Tempo minutos
pH natural com agitaccedilatildeo
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH natural
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempominutos
pH 6
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH 4
COf NT
a) b)
c) d)
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Figura 11 ndash Valores da condutividade e do pH para as amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC
realizados sem agitaccedilatildeo a) pH natural b) pH 6 e c) pH 4
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12 com o objetivo de estudar o
efeito da diluiccedilatildeo sobre a eficiecircncia do meacutetodo Na Tabela 11 e na Figura 12 encontram-se os
resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo de ensaio para os dois testes
realizados bem como a meacutedia e o desvio padratildeo dos dados recolhidos Observa-se uma
grande dispersatildeo de resultados na parte final do ensaio apoacutes 2 h que se traduz num
coeficiente de correlaccedilatildeo da equaccedilatildeo de 3ordf ordem ajustada aos dados experimentais pior
que os anteriores Para este resultado tambeacutem teraacute contribuiacutedo o facto de apenas se terem
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 6
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 4
Cond
pH
pH
a) b)
c)
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realizado 2 ensaios Tal como nos casos anteriores observou-se a tendecircncia para a formaccedilatildeo
de um patamar na curva ajustada para tempos superiores a 2 h
Apesar da remoccedilatildeo da CQO ter sido de cerca de 72 valor mais elevado do que nos ensaios
sem diluiccedilatildeo note-se que a remoccedilatildeo absoluta de CQO for muito inferior tendo sido cerca de
6 g Lmdash1 quando nos casos anteriores se tinham observado valores superiores a 11 g Lmdash1
Tabela 11 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
CQO g O2L
-1
t min R S Meacutedia DP
0 785 900 843 081
10
866 866
30 601 669 635 049
60
538 538
100 379 449 414 050
120 293
293
130 270
270
140 281 350 315 049
150 201 346 273 102
160 200 360 280 114
170 197 382 290 131
180 162 314 238 108
Figura 12 ndash Variaccedilatildeo da CQO das amostras recolhidas ao longo da EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
y = -8E-08x3 + 00002x2 - 00704x + 8727 Rsup2 = 098
00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
R
S
Meacutedia
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Quanto agrave variaccedilatildeo do pH ao longo dos ensaios (Figura 13) foi idecircntica agrave dos ensaios sem
diluiccedilatildeo ie aumentou durante o ensaio ateacute atingir o valor de aproximadamente 13 e
mantendo-se nesse valor ateacute ao fim do ensaio A variaccedilatildeo da condutividade (Figura 13)
apresentou tambeacutem um comportamento semelhante ao dos ensaios sem diluiccedilatildeo embora com
variaccedilotildees menos bruscas o que eacute normal pois a concentraccedilatildeo de poluentes existentes e
hidroacutexidos formados estaacute reduzida a metade
Figura 13 ndash Variaccedilatildeo da condutividade e do pH ao longo EC realizado a pH natural com diluiccedilatildeo de 12
sem agitaccedilatildeo
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados
Na Figura 14 comparam-se as remoccedilotildees relativas de CQO de COf e de NT para os ensaios
realizados a diferentes valores de pH inicial sem agitaccedilatildeo Verifica-se que as maiores
remoccedilotildees de CQO foram obtidas para pH inicial natural e 6 A este uacuteltimo pH tambeacutem se
observaram as maiores remoccedilotildees absolutas de COf e de TN
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural com diluiccedilatildeo
Cond pH
pH
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Figura 14 - Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e NT obtidas apoacutes 3h de tratamento de EC a pH
inicial natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo
Quando se comparam os ensaios realizados a pH natural com e sem agitaccedilatildeo (Figura 15)
observam-se remoccedilotildees absolutas de CQO de COf e de NT superiores para o ensaio realizado
sem agitaccedilatildeo Efetivamente a agitaccedilatildeo parece natildeo favorecer a formaccedilatildeo dos flocos ou
mesmo provocar a sua desagregaccedilatildeo
Aparentemente o facto de diluir o lixiviado original antes de efetuar o ensaio de
eletrocoagulaccedilatildeo tambeacutem natildeo introduz alteraccedilotildees positivas nos resultados pois a diluiccedilatildeo
leva a que as remoccedilotildees absolutas dos paracircmetros em anaacutelise decresccedilam significativamente
(Figura 16) O efeito da concentraccedilatildeo parece ser de extrema importacircncia sendo que quando
a concentraccedilatildeo eacute superior se devem formar flocos com massa criacutetica para sedimentarem com
maior facilidade
Na Figura 17 faz-se uma anaacutelise da remoccedilatildeo absoluta da CQO nas diferentes horas de ensaio
para os testes realizados a diferentes valores de pH inicial com e sem agitaccedilatildeo Verifica-se
que
A pH natural sem agitaccedilatildeo a remoccedilatildeo da CQO eacute a mais regular ao longo do tempo
Para os ensaios realizados a pH inicial 4 e 6 a remoccedilatildeo para a 3ordf hora eacute bastante
inferior agraves remoccedilotildees obtidas para as duas primeiras horas
Nos ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo a remoccedilatildeo durante a 3ordf hora eacute
miacutenima natildeo se justificando o prolongamento do ensaio para aleacutem de 2 h
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
39
verificamos uma remoccedilatildeo mais elevada da CQO na primeira hora de ensaio a pH 6 sem
agitaccedilatildeo Relativamente agrave segunda hora natildeo se verifica diferenccedilas significativas No entanto
na 3ordf hora verifica-se uma maior remoccedilatildeo no ensaio a pH natural sem agitaccedilatildeo
Figura 15 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC a pH inicial
natural com e sem agitaccedilatildeo
Figura 16 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC realizada a pH
inicial natural com e sem diluiccedilatildeo da amostra inicial
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 11 - pH natural - c agitaccedilatildeo 100 rpm
X0-X
CQO
COf
NT
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 12 - pH natural - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
43
Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
44
Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
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Ensaios a pH 6 sem agitaccedilatildeo
Para os 4 ensaios de EC realizadas a pH inicial 6 sem agitaccedilatildeo cujos resultados da CQO para
as amostras recolhidas se encontram na Tabela 8 e Figura 8 o pH da amostra foi ajustado
com H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC
Mais uma vez foi obtido o ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos resultados experimentais
com uma boa correlaccedilatildeo observando-se a formaccedilatildeo de um patamar para tempos superiores a
160 min A remoccedilatildeo total de CQO nas 3 h de ensaios foi de 64 ligeiramente superior ao
valor observando para o ensaio em que natildeo foi efetuada correccedilatildeo ao pH inicial da suspensatildeo
Tabela 8 ndash Resultados de CQO obtidos para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a pH 6
sem agitaccedilatildeo bem como a meacutedia e o desvio padratildeo para esses resultados
CQO g O2L
-1
t min K L M N Meacutedia DP
0 1758 1758 1848 1758 1780 045
10 1726
1758
1742 023
30
1544 1567 1555 016
40
1379
1379
60 1119
1206 1242 1189 063
80
986
1099 1043 081
100 810
904
857 066
120
831
826 828 003
130
721
721
140 647 683 733
687 043
150 624 691 719
678 049
160 628 591 731
650 073
170 630 595 707
644 057
180 635 598 689 607 632 041
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Figura 8 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo par os diferentes ensaios de EC realizados a pH 6 sem
agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
Ensaios a pH 4 sem agitaccedilatildeo
Foram realizados 3 ensaios de EC a pH inicial 4 tendo-se efetuado a correccedilatildeo ao pH com
H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC Os resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO nos
diferentes ensaios encontram-se na Tabela 9 e na Figura 9 A meacutedia e o desvio padratildeo
apresentados na tabela foram calculados apenas com dois dos ensaios O e P uma vez que os
resultados obtidos no ensaio Q se afastam muito dos obtidos nos outros ensaios tal como se
pode verificar na Figura 9 Este resultado diferente ainda que com um andamento idecircntico
deve estar relacionado com algum erro experimental cometido
Uma equaccedilatildeo do 3ordm grau tambeacutem se ajusta com uma boa correlaccedilatildeo agrave meacutedia dos resultados
experimentais obtidos apresentando uma espeacutecie de patamar inicial para aleacutem do jaacute
habitual patamar final O andamento inicial da curva deve estar relacionado com a formaccedilatildeo
no iniacutecio do ensaio de partiacuteculas muito finas que vatildeo posteriormente dar origem aos
agregados que sedimentam Estas partiacuteculas finas levam mais tempo a sedimentar e
ldquocontaminamrdquo com mais facilidade as amostras recolhidas para a determinaccedilatildeo da CQO
dando origem a valores mais elevados
No cocircmputo geral a remoccedilatildeo da CQO foi inferior agrave dos outros ensaios realizados sem
agitaccedilatildeo tendo sido de 53
y = 1E-06x3 + 6E-05x2 - 01082x + 18182 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
K
L
M
N
Meacutedia
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Tabela 9 ndash Resultados da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC realizados a pH 4
sem agitaccedilatildeo
CQO mg L-1
t min O P Q Meacutedia DP
0 1466 1342 1448 1404 067
10
1361 1491 1361 092
30
1363 1532 1363 120
40
1384
60
1074
1074
80 1071
1293 1071 157
100
813 1180 813 259
120 731
1062 731 234
130 679
679
140 721 635 1132 678 265
150 590 682
636 065
160 586 641 889 613 162
170 604 634
619 022
180 494 574 920 534 227
Figura 9 ndash Valores da CQO para as amostras recolhidas ao longo do tempo de EC para o ensaio realizado
a pH 4 sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia dos ensaios O e P
y = 2E-06x3 - 00006x2 - 00205x + 14095 Rsup2 = 098
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
O
P
Q
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
33
4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade
e pH
Na Tabela 10 e na Figura 10 encontram-se os resultados obtidos para as variaccedilotildees de COf e de
NT nos ensaios realizados a pH natural sem e com agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo As
remoccedilotildees globais de COf para as diferentes condiccedilotildees experimentais apresentam posiccedilotildees
relativas semelhantes agraves observadas para a CQO o que eacute explicado pelo facto da remoccedilatildeo da
carga orgacircnica nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo se dar essencialmente por
floculaccedilatildeocoagulaccedilatildeo com apenas uma reduzida remoccedilatildeo de carga orgacircnica por oxidaccedilatildeo
anoacutedica
Quanto agraves remoccedilotildees de azoto total satildeo bastante mais reduzidas e com um padratildeo idecircntico ao
observado pelo COf e pela CQO Esta menor remoccedilatildeo do NT pode estar relacionada com o
facto do azoto total englobar diferentes formas de azoto e o processo de EC poder ser mais
adequado para a remoccedilatildeo de algumas das formas
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH independentemente do seu valor inicial observa-se um aumento ao
longo dos ensaios sendo o valor final do pH das suspensotildees ao fim de 3 h de
aproximadamente 13 Esta subida do pH estaacute relacionada com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que
estatildeo na base da formaccedilatildeo de flocos e que iraacute levar agrave remoccedilatildeo da carga orgacircnica da
suspensatildeo
Em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo da condutividade ao longo dos ensaios observam-se que ao longo dos
ensaios realizados a diferentes condiccedilotildees experimentais sucessivos aumentos e reduccedilotildees
Estes periacuteodos devem estar relacionados respetivamente com fases de maior formaccedilatildeo de
hidroacutexidos com elevada condutividade com fases de formaccedilatildeo de flocos e consequente
precipitaccedilatildeo e reduccedilatildeo de condutividade
Tabela 10 - Remoccedilotildees de COf e de NT obtidas nos ensaios de EC a pH natural sem e com
agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo
Remoccedilatildeo COf NT
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 60 37
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo 100 rpm 50 28
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo 70 43
2611 - pH 4 - s agitaccedilatildeo 57 33
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
34
Figura 10 ndash Variaccedilatildeo da COf e NT relativos no tempo para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a)
pH natural sem agitaccedilatildeo b) pH 6 sem agitaccedilatildeo c) pH 4 sem agitaccedilatildeo d) pH natural com agitaccedilatildeo
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
Tempo minutos
pH natural com agitaccedilatildeo
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH natural
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempominutos
pH 6
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH 4
COf NT
a) b)
c) d)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 11 ndash Valores da condutividade e do pH para as amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC
realizados sem agitaccedilatildeo a) pH natural b) pH 6 e c) pH 4
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12 com o objetivo de estudar o
efeito da diluiccedilatildeo sobre a eficiecircncia do meacutetodo Na Tabela 11 e na Figura 12 encontram-se os
resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo de ensaio para os dois testes
realizados bem como a meacutedia e o desvio padratildeo dos dados recolhidos Observa-se uma
grande dispersatildeo de resultados na parte final do ensaio apoacutes 2 h que se traduz num
coeficiente de correlaccedilatildeo da equaccedilatildeo de 3ordf ordem ajustada aos dados experimentais pior
que os anteriores Para este resultado tambeacutem teraacute contribuiacutedo o facto de apenas se terem
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 6
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 4
Cond
pH
pH
a) b)
c)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
36
realizado 2 ensaios Tal como nos casos anteriores observou-se a tendecircncia para a formaccedilatildeo
de um patamar na curva ajustada para tempos superiores a 2 h
Apesar da remoccedilatildeo da CQO ter sido de cerca de 72 valor mais elevado do que nos ensaios
sem diluiccedilatildeo note-se que a remoccedilatildeo absoluta de CQO for muito inferior tendo sido cerca de
6 g Lmdash1 quando nos casos anteriores se tinham observado valores superiores a 11 g Lmdash1
Tabela 11 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
CQO g O2L
-1
t min R S Meacutedia DP
0 785 900 843 081
10
866 866
30 601 669 635 049
60
538 538
100 379 449 414 050
120 293
293
130 270
270
140 281 350 315 049
150 201 346 273 102
160 200 360 280 114
170 197 382 290 131
180 162 314 238 108
Figura 12 ndash Variaccedilatildeo da CQO das amostras recolhidas ao longo da EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
y = -8E-08x3 + 00002x2 - 00704x + 8727 Rsup2 = 098
00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
R
S
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Quanto agrave variaccedilatildeo do pH ao longo dos ensaios (Figura 13) foi idecircntica agrave dos ensaios sem
diluiccedilatildeo ie aumentou durante o ensaio ateacute atingir o valor de aproximadamente 13 e
mantendo-se nesse valor ateacute ao fim do ensaio A variaccedilatildeo da condutividade (Figura 13)
apresentou tambeacutem um comportamento semelhante ao dos ensaios sem diluiccedilatildeo embora com
variaccedilotildees menos bruscas o que eacute normal pois a concentraccedilatildeo de poluentes existentes e
hidroacutexidos formados estaacute reduzida a metade
Figura 13 ndash Variaccedilatildeo da condutividade e do pH ao longo EC realizado a pH natural com diluiccedilatildeo de 12
sem agitaccedilatildeo
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados
Na Figura 14 comparam-se as remoccedilotildees relativas de CQO de COf e de NT para os ensaios
realizados a diferentes valores de pH inicial sem agitaccedilatildeo Verifica-se que as maiores
remoccedilotildees de CQO foram obtidas para pH inicial natural e 6 A este uacuteltimo pH tambeacutem se
observaram as maiores remoccedilotildees absolutas de COf e de TN
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural com diluiccedilatildeo
Cond pH
pH
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 14 - Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e NT obtidas apoacutes 3h de tratamento de EC a pH
inicial natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo
Quando se comparam os ensaios realizados a pH natural com e sem agitaccedilatildeo (Figura 15)
observam-se remoccedilotildees absolutas de CQO de COf e de NT superiores para o ensaio realizado
sem agitaccedilatildeo Efetivamente a agitaccedilatildeo parece natildeo favorecer a formaccedilatildeo dos flocos ou
mesmo provocar a sua desagregaccedilatildeo
Aparentemente o facto de diluir o lixiviado original antes de efetuar o ensaio de
eletrocoagulaccedilatildeo tambeacutem natildeo introduz alteraccedilotildees positivas nos resultados pois a diluiccedilatildeo
leva a que as remoccedilotildees absolutas dos paracircmetros em anaacutelise decresccedilam significativamente
(Figura 16) O efeito da concentraccedilatildeo parece ser de extrema importacircncia sendo que quando
a concentraccedilatildeo eacute superior se devem formar flocos com massa criacutetica para sedimentarem com
maior facilidade
Na Figura 17 faz-se uma anaacutelise da remoccedilatildeo absoluta da CQO nas diferentes horas de ensaio
para os testes realizados a diferentes valores de pH inicial com e sem agitaccedilatildeo Verifica-se
que
A pH natural sem agitaccedilatildeo a remoccedilatildeo da CQO eacute a mais regular ao longo do tempo
Para os ensaios realizados a pH inicial 4 e 6 a remoccedilatildeo para a 3ordf hora eacute bastante
inferior agraves remoccedilotildees obtidas para as duas primeiras horas
Nos ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo a remoccedilatildeo durante a 3ordf hora eacute
miacutenima natildeo se justificando o prolongamento do ensaio para aleacutem de 2 h
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
39
verificamos uma remoccedilatildeo mais elevada da CQO na primeira hora de ensaio a pH 6 sem
agitaccedilatildeo Relativamente agrave segunda hora natildeo se verifica diferenccedilas significativas No entanto
na 3ordf hora verifica-se uma maior remoccedilatildeo no ensaio a pH natural sem agitaccedilatildeo
Figura 15 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC a pH inicial
natural com e sem agitaccedilatildeo
Figura 16 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC realizada a pH
inicial natural com e sem diluiccedilatildeo da amostra inicial
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 11 - pH natural - c agitaccedilatildeo 100 rpm
X0-X
CQO
COf
NT
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 12 - pH natural - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
43
Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
44
Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
45
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
48
Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 8 ndash Variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo par os diferentes ensaios de EC realizados a pH 6 sem
agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia de todos os ensaios realizados
Ensaios a pH 4 sem agitaccedilatildeo
Foram realizados 3 ensaios de EC a pH inicial 4 tendo-se efetuado a correccedilatildeo ao pH com
H2SO4 antes de iniciar o ensaio de EC Os resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO nos
diferentes ensaios encontram-se na Tabela 9 e na Figura 9 A meacutedia e o desvio padratildeo
apresentados na tabela foram calculados apenas com dois dos ensaios O e P uma vez que os
resultados obtidos no ensaio Q se afastam muito dos obtidos nos outros ensaios tal como se
pode verificar na Figura 9 Este resultado diferente ainda que com um andamento idecircntico
deve estar relacionado com algum erro experimental cometido
Uma equaccedilatildeo do 3ordm grau tambeacutem se ajusta com uma boa correlaccedilatildeo agrave meacutedia dos resultados
experimentais obtidos apresentando uma espeacutecie de patamar inicial para aleacutem do jaacute
habitual patamar final O andamento inicial da curva deve estar relacionado com a formaccedilatildeo
no iniacutecio do ensaio de partiacuteculas muito finas que vatildeo posteriormente dar origem aos
agregados que sedimentam Estas partiacuteculas finas levam mais tempo a sedimentar e
ldquocontaminamrdquo com mais facilidade as amostras recolhidas para a determinaccedilatildeo da CQO
dando origem a valores mais elevados
No cocircmputo geral a remoccedilatildeo da CQO foi inferior agrave dos outros ensaios realizados sem
agitaccedilatildeo tendo sido de 53
y = 1E-06x3 + 6E-05x2 - 01082x + 18182 Rsup2 = 099
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
K
L
M
N
Meacutedia
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Tabela 9 ndash Resultados da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC realizados a pH 4
sem agitaccedilatildeo
CQO mg L-1
t min O P Q Meacutedia DP
0 1466 1342 1448 1404 067
10
1361 1491 1361 092
30
1363 1532 1363 120
40
1384
60
1074
1074
80 1071
1293 1071 157
100
813 1180 813 259
120 731
1062 731 234
130 679
679
140 721 635 1132 678 265
150 590 682
636 065
160 586 641 889 613 162
170 604 634
619 022
180 494 574 920 534 227
Figura 9 ndash Valores da CQO para as amostras recolhidas ao longo do tempo de EC para o ensaio realizado
a pH 4 sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia dos ensaios O e P
y = 2E-06x3 - 00006x2 - 00205x + 14095 Rsup2 = 098
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
O
P
Q
Meacutedia
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4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade
e pH
Na Tabela 10 e na Figura 10 encontram-se os resultados obtidos para as variaccedilotildees de COf e de
NT nos ensaios realizados a pH natural sem e com agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo As
remoccedilotildees globais de COf para as diferentes condiccedilotildees experimentais apresentam posiccedilotildees
relativas semelhantes agraves observadas para a CQO o que eacute explicado pelo facto da remoccedilatildeo da
carga orgacircnica nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo se dar essencialmente por
floculaccedilatildeocoagulaccedilatildeo com apenas uma reduzida remoccedilatildeo de carga orgacircnica por oxidaccedilatildeo
anoacutedica
Quanto agraves remoccedilotildees de azoto total satildeo bastante mais reduzidas e com um padratildeo idecircntico ao
observado pelo COf e pela CQO Esta menor remoccedilatildeo do NT pode estar relacionada com o
facto do azoto total englobar diferentes formas de azoto e o processo de EC poder ser mais
adequado para a remoccedilatildeo de algumas das formas
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH independentemente do seu valor inicial observa-se um aumento ao
longo dos ensaios sendo o valor final do pH das suspensotildees ao fim de 3 h de
aproximadamente 13 Esta subida do pH estaacute relacionada com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que
estatildeo na base da formaccedilatildeo de flocos e que iraacute levar agrave remoccedilatildeo da carga orgacircnica da
suspensatildeo
Em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo da condutividade ao longo dos ensaios observam-se que ao longo dos
ensaios realizados a diferentes condiccedilotildees experimentais sucessivos aumentos e reduccedilotildees
Estes periacuteodos devem estar relacionados respetivamente com fases de maior formaccedilatildeo de
hidroacutexidos com elevada condutividade com fases de formaccedilatildeo de flocos e consequente
precipitaccedilatildeo e reduccedilatildeo de condutividade
Tabela 10 - Remoccedilotildees de COf e de NT obtidas nos ensaios de EC a pH natural sem e com
agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo
Remoccedilatildeo COf NT
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 60 37
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo 100 rpm 50 28
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo 70 43
2611 - pH 4 - s agitaccedilatildeo 57 33
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 10 ndash Variaccedilatildeo da COf e NT relativos no tempo para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a)
pH natural sem agitaccedilatildeo b) pH 6 sem agitaccedilatildeo c) pH 4 sem agitaccedilatildeo d) pH natural com agitaccedilatildeo
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
Tempo minutos
pH natural com agitaccedilatildeo
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH natural
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempominutos
pH 6
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH 4
COf NT
a) b)
c) d)
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Figura 11 ndash Valores da condutividade e do pH para as amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC
realizados sem agitaccedilatildeo a) pH natural b) pH 6 e c) pH 4
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12 com o objetivo de estudar o
efeito da diluiccedilatildeo sobre a eficiecircncia do meacutetodo Na Tabela 11 e na Figura 12 encontram-se os
resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo de ensaio para os dois testes
realizados bem como a meacutedia e o desvio padratildeo dos dados recolhidos Observa-se uma
grande dispersatildeo de resultados na parte final do ensaio apoacutes 2 h que se traduz num
coeficiente de correlaccedilatildeo da equaccedilatildeo de 3ordf ordem ajustada aos dados experimentais pior
que os anteriores Para este resultado tambeacutem teraacute contribuiacutedo o facto de apenas se terem
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 6
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 4
Cond
pH
pH
a) b)
c)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
36
realizado 2 ensaios Tal como nos casos anteriores observou-se a tendecircncia para a formaccedilatildeo
de um patamar na curva ajustada para tempos superiores a 2 h
Apesar da remoccedilatildeo da CQO ter sido de cerca de 72 valor mais elevado do que nos ensaios
sem diluiccedilatildeo note-se que a remoccedilatildeo absoluta de CQO for muito inferior tendo sido cerca de
6 g Lmdash1 quando nos casos anteriores se tinham observado valores superiores a 11 g Lmdash1
Tabela 11 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
CQO g O2L
-1
t min R S Meacutedia DP
0 785 900 843 081
10
866 866
30 601 669 635 049
60
538 538
100 379 449 414 050
120 293
293
130 270
270
140 281 350 315 049
150 201 346 273 102
160 200 360 280 114
170 197 382 290 131
180 162 314 238 108
Figura 12 ndash Variaccedilatildeo da CQO das amostras recolhidas ao longo da EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
y = -8E-08x3 + 00002x2 - 00704x + 8727 Rsup2 = 098
00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
R
S
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
37
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH ao longo dos ensaios (Figura 13) foi idecircntica agrave dos ensaios sem
diluiccedilatildeo ie aumentou durante o ensaio ateacute atingir o valor de aproximadamente 13 e
mantendo-se nesse valor ateacute ao fim do ensaio A variaccedilatildeo da condutividade (Figura 13)
apresentou tambeacutem um comportamento semelhante ao dos ensaios sem diluiccedilatildeo embora com
variaccedilotildees menos bruscas o que eacute normal pois a concentraccedilatildeo de poluentes existentes e
hidroacutexidos formados estaacute reduzida a metade
Figura 13 ndash Variaccedilatildeo da condutividade e do pH ao longo EC realizado a pH natural com diluiccedilatildeo de 12
sem agitaccedilatildeo
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados
Na Figura 14 comparam-se as remoccedilotildees relativas de CQO de COf e de NT para os ensaios
realizados a diferentes valores de pH inicial sem agitaccedilatildeo Verifica-se que as maiores
remoccedilotildees de CQO foram obtidas para pH inicial natural e 6 A este uacuteltimo pH tambeacutem se
observaram as maiores remoccedilotildees absolutas de COf e de TN
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural com diluiccedilatildeo
Cond pH
pH
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 14 - Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e NT obtidas apoacutes 3h de tratamento de EC a pH
inicial natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo
Quando se comparam os ensaios realizados a pH natural com e sem agitaccedilatildeo (Figura 15)
observam-se remoccedilotildees absolutas de CQO de COf e de NT superiores para o ensaio realizado
sem agitaccedilatildeo Efetivamente a agitaccedilatildeo parece natildeo favorecer a formaccedilatildeo dos flocos ou
mesmo provocar a sua desagregaccedilatildeo
Aparentemente o facto de diluir o lixiviado original antes de efetuar o ensaio de
eletrocoagulaccedilatildeo tambeacutem natildeo introduz alteraccedilotildees positivas nos resultados pois a diluiccedilatildeo
leva a que as remoccedilotildees absolutas dos paracircmetros em anaacutelise decresccedilam significativamente
(Figura 16) O efeito da concentraccedilatildeo parece ser de extrema importacircncia sendo que quando
a concentraccedilatildeo eacute superior se devem formar flocos com massa criacutetica para sedimentarem com
maior facilidade
Na Figura 17 faz-se uma anaacutelise da remoccedilatildeo absoluta da CQO nas diferentes horas de ensaio
para os testes realizados a diferentes valores de pH inicial com e sem agitaccedilatildeo Verifica-se
que
A pH natural sem agitaccedilatildeo a remoccedilatildeo da CQO eacute a mais regular ao longo do tempo
Para os ensaios realizados a pH inicial 4 e 6 a remoccedilatildeo para a 3ordf hora eacute bastante
inferior agraves remoccedilotildees obtidas para as duas primeiras horas
Nos ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo a remoccedilatildeo durante a 3ordf hora eacute
miacutenima natildeo se justificando o prolongamento do ensaio para aleacutem de 2 h
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
39
verificamos uma remoccedilatildeo mais elevada da CQO na primeira hora de ensaio a pH 6 sem
agitaccedilatildeo Relativamente agrave segunda hora natildeo se verifica diferenccedilas significativas No entanto
na 3ordf hora verifica-se uma maior remoccedilatildeo no ensaio a pH natural sem agitaccedilatildeo
Figura 15 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC a pH inicial
natural com e sem agitaccedilatildeo
Figura 16 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC realizada a pH
inicial natural com e sem diluiccedilatildeo da amostra inicial
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 11 - pH natural - c agitaccedilatildeo 100 rpm
X0-X
CQO
COf
NT
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 12 - pH natural - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
43
Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
50
Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
51
Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
53
3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 9 ndash Resultados da CQO para as amostras recolhidas nos ensaios de EC realizados a pH 4
sem agitaccedilatildeo
CQO mg L-1
t min O P Q Meacutedia DP
0 1466 1342 1448 1404 067
10
1361 1491 1361 092
30
1363 1532 1363 120
40
1384
60
1074
1074
80 1071
1293 1071 157
100
813 1180 813 259
120 731
1062 731 234
130 679
679
140 721 635 1132 678 265
150 590 682
636 065
160 586 641 889 613 162
170 604 634
619 022
180 494 574 920 534 227
Figura 9 ndash Valores da CQO para as amostras recolhidas ao longo do tempo de EC para o ensaio realizado
a pH 4 sem agitaccedilatildeo A equaccedilatildeo refere-se agrave linha ajustada agrave meacutedia dos ensaios O e P
y = 2E-06x3 - 00006x2 - 00205x + 14095 Rsup2 = 098
00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
O
P
Q
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade
e pH
Na Tabela 10 e na Figura 10 encontram-se os resultados obtidos para as variaccedilotildees de COf e de
NT nos ensaios realizados a pH natural sem e com agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo As
remoccedilotildees globais de COf para as diferentes condiccedilotildees experimentais apresentam posiccedilotildees
relativas semelhantes agraves observadas para a CQO o que eacute explicado pelo facto da remoccedilatildeo da
carga orgacircnica nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo se dar essencialmente por
floculaccedilatildeocoagulaccedilatildeo com apenas uma reduzida remoccedilatildeo de carga orgacircnica por oxidaccedilatildeo
anoacutedica
Quanto agraves remoccedilotildees de azoto total satildeo bastante mais reduzidas e com um padratildeo idecircntico ao
observado pelo COf e pela CQO Esta menor remoccedilatildeo do NT pode estar relacionada com o
facto do azoto total englobar diferentes formas de azoto e o processo de EC poder ser mais
adequado para a remoccedilatildeo de algumas das formas
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH independentemente do seu valor inicial observa-se um aumento ao
longo dos ensaios sendo o valor final do pH das suspensotildees ao fim de 3 h de
aproximadamente 13 Esta subida do pH estaacute relacionada com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que
estatildeo na base da formaccedilatildeo de flocos e que iraacute levar agrave remoccedilatildeo da carga orgacircnica da
suspensatildeo
Em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo da condutividade ao longo dos ensaios observam-se que ao longo dos
ensaios realizados a diferentes condiccedilotildees experimentais sucessivos aumentos e reduccedilotildees
Estes periacuteodos devem estar relacionados respetivamente com fases de maior formaccedilatildeo de
hidroacutexidos com elevada condutividade com fases de formaccedilatildeo de flocos e consequente
precipitaccedilatildeo e reduccedilatildeo de condutividade
Tabela 10 - Remoccedilotildees de COf e de NT obtidas nos ensaios de EC a pH natural sem e com
agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo
Remoccedilatildeo COf NT
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 60 37
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo 100 rpm 50 28
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo 70 43
2611 - pH 4 - s agitaccedilatildeo 57 33
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Figura 10 ndash Variaccedilatildeo da COf e NT relativos no tempo para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a)
pH natural sem agitaccedilatildeo b) pH 6 sem agitaccedilatildeo c) pH 4 sem agitaccedilatildeo d) pH natural com agitaccedilatildeo
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
Tempo minutos
pH natural com agitaccedilatildeo
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH natural
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempominutos
pH 6
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH 4
COf NT
a) b)
c) d)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 11 ndash Valores da condutividade e do pH para as amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC
realizados sem agitaccedilatildeo a) pH natural b) pH 6 e c) pH 4
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12 com o objetivo de estudar o
efeito da diluiccedilatildeo sobre a eficiecircncia do meacutetodo Na Tabela 11 e na Figura 12 encontram-se os
resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo de ensaio para os dois testes
realizados bem como a meacutedia e o desvio padratildeo dos dados recolhidos Observa-se uma
grande dispersatildeo de resultados na parte final do ensaio apoacutes 2 h que se traduz num
coeficiente de correlaccedilatildeo da equaccedilatildeo de 3ordf ordem ajustada aos dados experimentais pior
que os anteriores Para este resultado tambeacutem teraacute contribuiacutedo o facto de apenas se terem
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 6
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 4
Cond
pH
pH
a) b)
c)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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realizado 2 ensaios Tal como nos casos anteriores observou-se a tendecircncia para a formaccedilatildeo
de um patamar na curva ajustada para tempos superiores a 2 h
Apesar da remoccedilatildeo da CQO ter sido de cerca de 72 valor mais elevado do que nos ensaios
sem diluiccedilatildeo note-se que a remoccedilatildeo absoluta de CQO for muito inferior tendo sido cerca de
6 g Lmdash1 quando nos casos anteriores se tinham observado valores superiores a 11 g Lmdash1
Tabela 11 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
CQO g O2L
-1
t min R S Meacutedia DP
0 785 900 843 081
10
866 866
30 601 669 635 049
60
538 538
100 379 449 414 050
120 293
293
130 270
270
140 281 350 315 049
150 201 346 273 102
160 200 360 280 114
170 197 382 290 131
180 162 314 238 108
Figura 12 ndash Variaccedilatildeo da CQO das amostras recolhidas ao longo da EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
y = -8E-08x3 + 00002x2 - 00704x + 8727 Rsup2 = 098
00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
R
S
Meacutedia
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Quanto agrave variaccedilatildeo do pH ao longo dos ensaios (Figura 13) foi idecircntica agrave dos ensaios sem
diluiccedilatildeo ie aumentou durante o ensaio ateacute atingir o valor de aproximadamente 13 e
mantendo-se nesse valor ateacute ao fim do ensaio A variaccedilatildeo da condutividade (Figura 13)
apresentou tambeacutem um comportamento semelhante ao dos ensaios sem diluiccedilatildeo embora com
variaccedilotildees menos bruscas o que eacute normal pois a concentraccedilatildeo de poluentes existentes e
hidroacutexidos formados estaacute reduzida a metade
Figura 13 ndash Variaccedilatildeo da condutividade e do pH ao longo EC realizado a pH natural com diluiccedilatildeo de 12
sem agitaccedilatildeo
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados
Na Figura 14 comparam-se as remoccedilotildees relativas de CQO de COf e de NT para os ensaios
realizados a diferentes valores de pH inicial sem agitaccedilatildeo Verifica-se que as maiores
remoccedilotildees de CQO foram obtidas para pH inicial natural e 6 A este uacuteltimo pH tambeacutem se
observaram as maiores remoccedilotildees absolutas de COf e de TN
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural com diluiccedilatildeo
Cond pH
pH
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Figura 14 - Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e NT obtidas apoacutes 3h de tratamento de EC a pH
inicial natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo
Quando se comparam os ensaios realizados a pH natural com e sem agitaccedilatildeo (Figura 15)
observam-se remoccedilotildees absolutas de CQO de COf e de NT superiores para o ensaio realizado
sem agitaccedilatildeo Efetivamente a agitaccedilatildeo parece natildeo favorecer a formaccedilatildeo dos flocos ou
mesmo provocar a sua desagregaccedilatildeo
Aparentemente o facto de diluir o lixiviado original antes de efetuar o ensaio de
eletrocoagulaccedilatildeo tambeacutem natildeo introduz alteraccedilotildees positivas nos resultados pois a diluiccedilatildeo
leva a que as remoccedilotildees absolutas dos paracircmetros em anaacutelise decresccedilam significativamente
(Figura 16) O efeito da concentraccedilatildeo parece ser de extrema importacircncia sendo que quando
a concentraccedilatildeo eacute superior se devem formar flocos com massa criacutetica para sedimentarem com
maior facilidade
Na Figura 17 faz-se uma anaacutelise da remoccedilatildeo absoluta da CQO nas diferentes horas de ensaio
para os testes realizados a diferentes valores de pH inicial com e sem agitaccedilatildeo Verifica-se
que
A pH natural sem agitaccedilatildeo a remoccedilatildeo da CQO eacute a mais regular ao longo do tempo
Para os ensaios realizados a pH inicial 4 e 6 a remoccedilatildeo para a 3ordf hora eacute bastante
inferior agraves remoccedilotildees obtidas para as duas primeiras horas
Nos ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo a remoccedilatildeo durante a 3ordf hora eacute
miacutenima natildeo se justificando o prolongamento do ensaio para aleacutem de 2 h
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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verificamos uma remoccedilatildeo mais elevada da CQO na primeira hora de ensaio a pH 6 sem
agitaccedilatildeo Relativamente agrave segunda hora natildeo se verifica diferenccedilas significativas No entanto
na 3ordf hora verifica-se uma maior remoccedilatildeo no ensaio a pH natural sem agitaccedilatildeo
Figura 15 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC a pH inicial
natural com e sem agitaccedilatildeo
Figura 16 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC realizada a pH
inicial natural com e sem diluiccedilatildeo da amostra inicial
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 11 - pH natural - c agitaccedilatildeo 100 rpm
X0-X
CQO
COf
NT
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 12 - pH natural - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
40
Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
41
Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
42
Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
43
Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
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4112 ndash Anaacutelise da variaccedilatildeo de COf NT condutividade
e pH
Na Tabela 10 e na Figura 10 encontram-se os resultados obtidos para as variaccedilotildees de COf e de
NT nos ensaios realizados a pH natural sem e com agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo As
remoccedilotildees globais de COf para as diferentes condiccedilotildees experimentais apresentam posiccedilotildees
relativas semelhantes agraves observadas para a CQO o que eacute explicado pelo facto da remoccedilatildeo da
carga orgacircnica nos ensaios de eletrocoagulaccedilatildeo se dar essencialmente por
floculaccedilatildeocoagulaccedilatildeo com apenas uma reduzida remoccedilatildeo de carga orgacircnica por oxidaccedilatildeo
anoacutedica
Quanto agraves remoccedilotildees de azoto total satildeo bastante mais reduzidas e com um padratildeo idecircntico ao
observado pelo COf e pela CQO Esta menor remoccedilatildeo do NT pode estar relacionada com o
facto do azoto total englobar diferentes formas de azoto e o processo de EC poder ser mais
adequado para a remoccedilatildeo de algumas das formas
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH independentemente do seu valor inicial observa-se um aumento ao
longo dos ensaios sendo o valor final do pH das suspensotildees ao fim de 3 h de
aproximadamente 13 Esta subida do pH estaacute relacionada com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que
estatildeo na base da formaccedilatildeo de flocos e que iraacute levar agrave remoccedilatildeo da carga orgacircnica da
suspensatildeo
Em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo da condutividade ao longo dos ensaios observam-se que ao longo dos
ensaios realizados a diferentes condiccedilotildees experimentais sucessivos aumentos e reduccedilotildees
Estes periacuteodos devem estar relacionados respetivamente com fases de maior formaccedilatildeo de
hidroacutexidos com elevada condutividade com fases de formaccedilatildeo de flocos e consequente
precipitaccedilatildeo e reduccedilatildeo de condutividade
Tabela 10 - Remoccedilotildees de COf e de NT obtidas nos ensaios de EC a pH natural sem e com
agitaccedilatildeo e a pH 4 e 6 sem agitaccedilatildeo
Remoccedilatildeo COf NT
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 60 37
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo 100 rpm 50 28
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo 70 43
2611 - pH 4 - s agitaccedilatildeo 57 33
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Figura 10 ndash Variaccedilatildeo da COf e NT relativos no tempo para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a)
pH natural sem agitaccedilatildeo b) pH 6 sem agitaccedilatildeo c) pH 4 sem agitaccedilatildeo d) pH natural com agitaccedilatildeo
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
Tempo minutos
pH natural com agitaccedilatildeo
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH natural
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempominutos
pH 6
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH 4
COf NT
a) b)
c) d)
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Figura 11 ndash Valores da condutividade e do pH para as amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC
realizados sem agitaccedilatildeo a) pH natural b) pH 6 e c) pH 4
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12 com o objetivo de estudar o
efeito da diluiccedilatildeo sobre a eficiecircncia do meacutetodo Na Tabela 11 e na Figura 12 encontram-se os
resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo de ensaio para os dois testes
realizados bem como a meacutedia e o desvio padratildeo dos dados recolhidos Observa-se uma
grande dispersatildeo de resultados na parte final do ensaio apoacutes 2 h que se traduz num
coeficiente de correlaccedilatildeo da equaccedilatildeo de 3ordf ordem ajustada aos dados experimentais pior
que os anteriores Para este resultado tambeacutem teraacute contribuiacutedo o facto de apenas se terem
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 6
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 4
Cond
pH
pH
a) b)
c)
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realizado 2 ensaios Tal como nos casos anteriores observou-se a tendecircncia para a formaccedilatildeo
de um patamar na curva ajustada para tempos superiores a 2 h
Apesar da remoccedilatildeo da CQO ter sido de cerca de 72 valor mais elevado do que nos ensaios
sem diluiccedilatildeo note-se que a remoccedilatildeo absoluta de CQO for muito inferior tendo sido cerca de
6 g Lmdash1 quando nos casos anteriores se tinham observado valores superiores a 11 g Lmdash1
Tabela 11 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
CQO g O2L
-1
t min R S Meacutedia DP
0 785 900 843 081
10
866 866
30 601 669 635 049
60
538 538
100 379 449 414 050
120 293
293
130 270
270
140 281 350 315 049
150 201 346 273 102
160 200 360 280 114
170 197 382 290 131
180 162 314 238 108
Figura 12 ndash Variaccedilatildeo da CQO das amostras recolhidas ao longo da EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
y = -8E-08x3 + 00002x2 - 00704x + 8727 Rsup2 = 098
00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
R
S
Meacutedia
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Quanto agrave variaccedilatildeo do pH ao longo dos ensaios (Figura 13) foi idecircntica agrave dos ensaios sem
diluiccedilatildeo ie aumentou durante o ensaio ateacute atingir o valor de aproximadamente 13 e
mantendo-se nesse valor ateacute ao fim do ensaio A variaccedilatildeo da condutividade (Figura 13)
apresentou tambeacutem um comportamento semelhante ao dos ensaios sem diluiccedilatildeo embora com
variaccedilotildees menos bruscas o que eacute normal pois a concentraccedilatildeo de poluentes existentes e
hidroacutexidos formados estaacute reduzida a metade
Figura 13 ndash Variaccedilatildeo da condutividade e do pH ao longo EC realizado a pH natural com diluiccedilatildeo de 12
sem agitaccedilatildeo
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados
Na Figura 14 comparam-se as remoccedilotildees relativas de CQO de COf e de NT para os ensaios
realizados a diferentes valores de pH inicial sem agitaccedilatildeo Verifica-se que as maiores
remoccedilotildees de CQO foram obtidas para pH inicial natural e 6 A este uacuteltimo pH tambeacutem se
observaram as maiores remoccedilotildees absolutas de COf e de TN
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural com diluiccedilatildeo
Cond pH
pH
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Figura 14 - Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e NT obtidas apoacutes 3h de tratamento de EC a pH
inicial natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo
Quando se comparam os ensaios realizados a pH natural com e sem agitaccedilatildeo (Figura 15)
observam-se remoccedilotildees absolutas de CQO de COf e de NT superiores para o ensaio realizado
sem agitaccedilatildeo Efetivamente a agitaccedilatildeo parece natildeo favorecer a formaccedilatildeo dos flocos ou
mesmo provocar a sua desagregaccedilatildeo
Aparentemente o facto de diluir o lixiviado original antes de efetuar o ensaio de
eletrocoagulaccedilatildeo tambeacutem natildeo introduz alteraccedilotildees positivas nos resultados pois a diluiccedilatildeo
leva a que as remoccedilotildees absolutas dos paracircmetros em anaacutelise decresccedilam significativamente
(Figura 16) O efeito da concentraccedilatildeo parece ser de extrema importacircncia sendo que quando
a concentraccedilatildeo eacute superior se devem formar flocos com massa criacutetica para sedimentarem com
maior facilidade
Na Figura 17 faz-se uma anaacutelise da remoccedilatildeo absoluta da CQO nas diferentes horas de ensaio
para os testes realizados a diferentes valores de pH inicial com e sem agitaccedilatildeo Verifica-se
que
A pH natural sem agitaccedilatildeo a remoccedilatildeo da CQO eacute a mais regular ao longo do tempo
Para os ensaios realizados a pH inicial 4 e 6 a remoccedilatildeo para a 3ordf hora eacute bastante
inferior agraves remoccedilotildees obtidas para as duas primeiras horas
Nos ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo a remoccedilatildeo durante a 3ordf hora eacute
miacutenima natildeo se justificando o prolongamento do ensaio para aleacutem de 2 h
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
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verificamos uma remoccedilatildeo mais elevada da CQO na primeira hora de ensaio a pH 6 sem
agitaccedilatildeo Relativamente agrave segunda hora natildeo se verifica diferenccedilas significativas No entanto
na 3ordf hora verifica-se uma maior remoccedilatildeo no ensaio a pH natural sem agitaccedilatildeo
Figura 15 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC a pH inicial
natural com e sem agitaccedilatildeo
Figura 16 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC realizada a pH
inicial natural com e sem diluiccedilatildeo da amostra inicial
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 11 - pH natural - c agitaccedilatildeo 100 rpm
X0-X
CQO
COf
NT
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 12 - pH natural - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
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Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
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Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
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Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
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Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
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Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
48
Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 10 ndash Variaccedilatildeo da COf e NT relativos no tempo para as amostras recolhidas nos ensaios de EC a)
pH natural sem agitaccedilatildeo b) pH 6 sem agitaccedilatildeo c) pH 4 sem agitaccedilatildeo d) pH natural com agitaccedilatildeo
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
Tempo minutos
pH natural com agitaccedilatildeo
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH natural
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempominutos
pH 6
COf NT
000
020
040
060
080
100
120
0 30 60 90 120 150 180
XX
0
tempo minutos
pH 4
COf NT
a) b)
c) d)
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Figura 11 ndash Valores da condutividade e do pH para as amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC
realizados sem agitaccedilatildeo a) pH natural b) pH 6 e c) pH 4
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12 com o objetivo de estudar o
efeito da diluiccedilatildeo sobre a eficiecircncia do meacutetodo Na Tabela 11 e na Figura 12 encontram-se os
resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo de ensaio para os dois testes
realizados bem como a meacutedia e o desvio padratildeo dos dados recolhidos Observa-se uma
grande dispersatildeo de resultados na parte final do ensaio apoacutes 2 h que se traduz num
coeficiente de correlaccedilatildeo da equaccedilatildeo de 3ordf ordem ajustada aos dados experimentais pior
que os anteriores Para este resultado tambeacutem teraacute contribuiacutedo o facto de apenas se terem
0
2
4
6
8
10
12
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0
5
10
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20
25
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0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural
Cond
pH
pH
0
2
4
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8
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0
5
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20
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30
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45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 6
Cond
pH
pH
0
2
4
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0
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20
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0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 4
Cond
pH
pH
a) b)
c)
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realizado 2 ensaios Tal como nos casos anteriores observou-se a tendecircncia para a formaccedilatildeo
de um patamar na curva ajustada para tempos superiores a 2 h
Apesar da remoccedilatildeo da CQO ter sido de cerca de 72 valor mais elevado do que nos ensaios
sem diluiccedilatildeo note-se que a remoccedilatildeo absoluta de CQO for muito inferior tendo sido cerca de
6 g Lmdash1 quando nos casos anteriores se tinham observado valores superiores a 11 g Lmdash1
Tabela 11 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
CQO g O2L
-1
t min R S Meacutedia DP
0 785 900 843 081
10
866 866
30 601 669 635 049
60
538 538
100 379 449 414 050
120 293
293
130 270
270
140 281 350 315 049
150 201 346 273 102
160 200 360 280 114
170 197 382 290 131
180 162 314 238 108
Figura 12 ndash Variaccedilatildeo da CQO das amostras recolhidas ao longo da EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
y = -8E-08x3 + 00002x2 - 00704x + 8727 Rsup2 = 098
00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
R
S
Meacutedia
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Quanto agrave variaccedilatildeo do pH ao longo dos ensaios (Figura 13) foi idecircntica agrave dos ensaios sem
diluiccedilatildeo ie aumentou durante o ensaio ateacute atingir o valor de aproximadamente 13 e
mantendo-se nesse valor ateacute ao fim do ensaio A variaccedilatildeo da condutividade (Figura 13)
apresentou tambeacutem um comportamento semelhante ao dos ensaios sem diluiccedilatildeo embora com
variaccedilotildees menos bruscas o que eacute normal pois a concentraccedilatildeo de poluentes existentes e
hidroacutexidos formados estaacute reduzida a metade
Figura 13 ndash Variaccedilatildeo da condutividade e do pH ao longo EC realizado a pH natural com diluiccedilatildeo de 12
sem agitaccedilatildeo
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados
Na Figura 14 comparam-se as remoccedilotildees relativas de CQO de COf e de NT para os ensaios
realizados a diferentes valores de pH inicial sem agitaccedilatildeo Verifica-se que as maiores
remoccedilotildees de CQO foram obtidas para pH inicial natural e 6 A este uacuteltimo pH tambeacutem se
observaram as maiores remoccedilotildees absolutas de COf e de TN
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
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15
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25
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0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural com diluiccedilatildeo
Cond pH
pH
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Figura 14 - Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e NT obtidas apoacutes 3h de tratamento de EC a pH
inicial natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo
Quando se comparam os ensaios realizados a pH natural com e sem agitaccedilatildeo (Figura 15)
observam-se remoccedilotildees absolutas de CQO de COf e de NT superiores para o ensaio realizado
sem agitaccedilatildeo Efetivamente a agitaccedilatildeo parece natildeo favorecer a formaccedilatildeo dos flocos ou
mesmo provocar a sua desagregaccedilatildeo
Aparentemente o facto de diluir o lixiviado original antes de efetuar o ensaio de
eletrocoagulaccedilatildeo tambeacutem natildeo introduz alteraccedilotildees positivas nos resultados pois a diluiccedilatildeo
leva a que as remoccedilotildees absolutas dos paracircmetros em anaacutelise decresccedilam significativamente
(Figura 16) O efeito da concentraccedilatildeo parece ser de extrema importacircncia sendo que quando
a concentraccedilatildeo eacute superior se devem formar flocos com massa criacutetica para sedimentarem com
maior facilidade
Na Figura 17 faz-se uma anaacutelise da remoccedilatildeo absoluta da CQO nas diferentes horas de ensaio
para os testes realizados a diferentes valores de pH inicial com e sem agitaccedilatildeo Verifica-se
que
A pH natural sem agitaccedilatildeo a remoccedilatildeo da CQO eacute a mais regular ao longo do tempo
Para os ensaios realizados a pH inicial 4 e 6 a remoccedilatildeo para a 3ordf hora eacute bastante
inferior agraves remoccedilotildees obtidas para as duas primeiras horas
Nos ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo a remoccedilatildeo durante a 3ordf hora eacute
miacutenima natildeo se justificando o prolongamento do ensaio para aleacutem de 2 h
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
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verificamos uma remoccedilatildeo mais elevada da CQO na primeira hora de ensaio a pH 6 sem
agitaccedilatildeo Relativamente agrave segunda hora natildeo se verifica diferenccedilas significativas No entanto
na 3ordf hora verifica-se uma maior remoccedilatildeo no ensaio a pH natural sem agitaccedilatildeo
Figura 15 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC a pH inicial
natural com e sem agitaccedilatildeo
Figura 16 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC realizada a pH
inicial natural com e sem diluiccedilatildeo da amostra inicial
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 11 - pH natural - c agitaccedilatildeo 100 rpm
X0-X
CQO
COf
NT
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 12 - pH natural - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
40
Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
41
Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
35
Figura 11 ndash Valores da condutividade e do pH para as amostras recolhidas ao longo dos ensaios de EC
realizados sem agitaccedilatildeo a) pH natural b) pH 6 e c) pH 4
412 ndash Amostras com diluiccedilatildeo
Foram realizados ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12 com o objetivo de estudar o
efeito da diluiccedilatildeo sobre a eficiecircncia do meacutetodo Na Tabela 11 e na Figura 12 encontram-se os
resultados obtidos para a variaccedilatildeo da CQO ao longo do tempo de ensaio para os dois testes
realizados bem como a meacutedia e o desvio padratildeo dos dados recolhidos Observa-se uma
grande dispersatildeo de resultados na parte final do ensaio apoacutes 2 h que se traduz num
coeficiente de correlaccedilatildeo da equaccedilatildeo de 3ordf ordem ajustada aos dados experimentais pior
que os anteriores Para este resultado tambeacutem teraacute contribuiacutedo o facto de apenas se terem
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 6
Cond
pH
pH
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH 4
Cond
pH
pH
a) b)
c)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
36
realizado 2 ensaios Tal como nos casos anteriores observou-se a tendecircncia para a formaccedilatildeo
de um patamar na curva ajustada para tempos superiores a 2 h
Apesar da remoccedilatildeo da CQO ter sido de cerca de 72 valor mais elevado do que nos ensaios
sem diluiccedilatildeo note-se que a remoccedilatildeo absoluta de CQO for muito inferior tendo sido cerca de
6 g Lmdash1 quando nos casos anteriores se tinham observado valores superiores a 11 g Lmdash1
Tabela 11 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
CQO g O2L
-1
t min R S Meacutedia DP
0 785 900 843 081
10
866 866
30 601 669 635 049
60
538 538
100 379 449 414 050
120 293
293
130 270
270
140 281 350 315 049
150 201 346 273 102
160 200 360 280 114
170 197 382 290 131
180 162 314 238 108
Figura 12 ndash Variaccedilatildeo da CQO das amostras recolhidas ao longo da EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
y = -8E-08x3 + 00002x2 - 00704x + 8727 Rsup2 = 098
00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
R
S
Meacutedia
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Quanto agrave variaccedilatildeo do pH ao longo dos ensaios (Figura 13) foi idecircntica agrave dos ensaios sem
diluiccedilatildeo ie aumentou durante o ensaio ateacute atingir o valor de aproximadamente 13 e
mantendo-se nesse valor ateacute ao fim do ensaio A variaccedilatildeo da condutividade (Figura 13)
apresentou tambeacutem um comportamento semelhante ao dos ensaios sem diluiccedilatildeo embora com
variaccedilotildees menos bruscas o que eacute normal pois a concentraccedilatildeo de poluentes existentes e
hidroacutexidos formados estaacute reduzida a metade
Figura 13 ndash Variaccedilatildeo da condutividade e do pH ao longo EC realizado a pH natural com diluiccedilatildeo de 12
sem agitaccedilatildeo
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados
Na Figura 14 comparam-se as remoccedilotildees relativas de CQO de COf e de NT para os ensaios
realizados a diferentes valores de pH inicial sem agitaccedilatildeo Verifica-se que as maiores
remoccedilotildees de CQO foram obtidas para pH inicial natural e 6 A este uacuteltimo pH tambeacutem se
observaram as maiores remoccedilotildees absolutas de COf e de TN
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural com diluiccedilatildeo
Cond pH
pH
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Figura 14 - Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e NT obtidas apoacutes 3h de tratamento de EC a pH
inicial natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo
Quando se comparam os ensaios realizados a pH natural com e sem agitaccedilatildeo (Figura 15)
observam-se remoccedilotildees absolutas de CQO de COf e de NT superiores para o ensaio realizado
sem agitaccedilatildeo Efetivamente a agitaccedilatildeo parece natildeo favorecer a formaccedilatildeo dos flocos ou
mesmo provocar a sua desagregaccedilatildeo
Aparentemente o facto de diluir o lixiviado original antes de efetuar o ensaio de
eletrocoagulaccedilatildeo tambeacutem natildeo introduz alteraccedilotildees positivas nos resultados pois a diluiccedilatildeo
leva a que as remoccedilotildees absolutas dos paracircmetros em anaacutelise decresccedilam significativamente
(Figura 16) O efeito da concentraccedilatildeo parece ser de extrema importacircncia sendo que quando
a concentraccedilatildeo eacute superior se devem formar flocos com massa criacutetica para sedimentarem com
maior facilidade
Na Figura 17 faz-se uma anaacutelise da remoccedilatildeo absoluta da CQO nas diferentes horas de ensaio
para os testes realizados a diferentes valores de pH inicial com e sem agitaccedilatildeo Verifica-se
que
A pH natural sem agitaccedilatildeo a remoccedilatildeo da CQO eacute a mais regular ao longo do tempo
Para os ensaios realizados a pH inicial 4 e 6 a remoccedilatildeo para a 3ordf hora eacute bastante
inferior agraves remoccedilotildees obtidas para as duas primeiras horas
Nos ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo a remoccedilatildeo durante a 3ordf hora eacute
miacutenima natildeo se justificando o prolongamento do ensaio para aleacutem de 2 h
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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verificamos uma remoccedilatildeo mais elevada da CQO na primeira hora de ensaio a pH 6 sem
agitaccedilatildeo Relativamente agrave segunda hora natildeo se verifica diferenccedilas significativas No entanto
na 3ordf hora verifica-se uma maior remoccedilatildeo no ensaio a pH natural sem agitaccedilatildeo
Figura 15 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC a pH inicial
natural com e sem agitaccedilatildeo
Figura 16 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC realizada a pH
inicial natural com e sem diluiccedilatildeo da amostra inicial
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 11 - pH natural - c agitaccedilatildeo 100 rpm
X0-X
CQO
COf
NT
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 12 - pH natural - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
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Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
43
Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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48
Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
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3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
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realizado 2 ensaios Tal como nos casos anteriores observou-se a tendecircncia para a formaccedilatildeo
de um patamar na curva ajustada para tempos superiores a 2 h
Apesar da remoccedilatildeo da CQO ter sido de cerca de 72 valor mais elevado do que nos ensaios
sem diluiccedilatildeo note-se que a remoccedilatildeo absoluta de CQO for muito inferior tendo sido cerca de
6 g Lmdash1 quando nos casos anteriores se tinham observado valores superiores a 11 g Lmdash1
Tabela 11 ndash Resultados de CQO obtidos nos ensaios de EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
CQO g O2L
-1
t min R S Meacutedia DP
0 785 900 843 081
10
866 866
30 601 669 635 049
60
538 538
100 379 449 414 050
120 293
293
130 270
270
140 281 350 315 049
150 201 346 273 102
160 200 360 280 114
170 197 382 290 131
180 162 314 238 108
Figura 12 ndash Variaccedilatildeo da CQO das amostras recolhidas ao longo da EC a pH natural com diluiccedilatildeo 12
y = -8E-08x3 + 00002x2 - 00704x + 8727 Rsup2 = 098
00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200
CQ
O
g O
2L
-1
tempo minutos
R
S
Meacutedia
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Quanto agrave variaccedilatildeo do pH ao longo dos ensaios (Figura 13) foi idecircntica agrave dos ensaios sem
diluiccedilatildeo ie aumentou durante o ensaio ateacute atingir o valor de aproximadamente 13 e
mantendo-se nesse valor ateacute ao fim do ensaio A variaccedilatildeo da condutividade (Figura 13)
apresentou tambeacutem um comportamento semelhante ao dos ensaios sem diluiccedilatildeo embora com
variaccedilotildees menos bruscas o que eacute normal pois a concentraccedilatildeo de poluentes existentes e
hidroacutexidos formados estaacute reduzida a metade
Figura 13 ndash Variaccedilatildeo da condutividade e do pH ao longo EC realizado a pH natural com diluiccedilatildeo de 12
sem agitaccedilatildeo
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados
Na Figura 14 comparam-se as remoccedilotildees relativas de CQO de COf e de NT para os ensaios
realizados a diferentes valores de pH inicial sem agitaccedilatildeo Verifica-se que as maiores
remoccedilotildees de CQO foram obtidas para pH inicial natural e 6 A este uacuteltimo pH tambeacutem se
observaram as maiores remoccedilotildees absolutas de COf e de TN
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural com diluiccedilatildeo
Cond pH
pH
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Figura 14 - Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e NT obtidas apoacutes 3h de tratamento de EC a pH
inicial natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo
Quando se comparam os ensaios realizados a pH natural com e sem agitaccedilatildeo (Figura 15)
observam-se remoccedilotildees absolutas de CQO de COf e de NT superiores para o ensaio realizado
sem agitaccedilatildeo Efetivamente a agitaccedilatildeo parece natildeo favorecer a formaccedilatildeo dos flocos ou
mesmo provocar a sua desagregaccedilatildeo
Aparentemente o facto de diluir o lixiviado original antes de efetuar o ensaio de
eletrocoagulaccedilatildeo tambeacutem natildeo introduz alteraccedilotildees positivas nos resultados pois a diluiccedilatildeo
leva a que as remoccedilotildees absolutas dos paracircmetros em anaacutelise decresccedilam significativamente
(Figura 16) O efeito da concentraccedilatildeo parece ser de extrema importacircncia sendo que quando
a concentraccedilatildeo eacute superior se devem formar flocos com massa criacutetica para sedimentarem com
maior facilidade
Na Figura 17 faz-se uma anaacutelise da remoccedilatildeo absoluta da CQO nas diferentes horas de ensaio
para os testes realizados a diferentes valores de pH inicial com e sem agitaccedilatildeo Verifica-se
que
A pH natural sem agitaccedilatildeo a remoccedilatildeo da CQO eacute a mais regular ao longo do tempo
Para os ensaios realizados a pH inicial 4 e 6 a remoccedilatildeo para a 3ordf hora eacute bastante
inferior agraves remoccedilotildees obtidas para as duas primeiras horas
Nos ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo a remoccedilatildeo durante a 3ordf hora eacute
miacutenima natildeo se justificando o prolongamento do ensaio para aleacutem de 2 h
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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verificamos uma remoccedilatildeo mais elevada da CQO na primeira hora de ensaio a pH 6 sem
agitaccedilatildeo Relativamente agrave segunda hora natildeo se verifica diferenccedilas significativas No entanto
na 3ordf hora verifica-se uma maior remoccedilatildeo no ensaio a pH natural sem agitaccedilatildeo
Figura 15 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC a pH inicial
natural com e sem agitaccedilatildeo
Figura 16 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC realizada a pH
inicial natural com e sem diluiccedilatildeo da amostra inicial
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 11 - pH natural - c agitaccedilatildeo 100 rpm
X0-X
CQO
COf
NT
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 12 - pH natural - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
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Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
44
Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
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Quanto agrave variaccedilatildeo do pH ao longo dos ensaios (Figura 13) foi idecircntica agrave dos ensaios sem
diluiccedilatildeo ie aumentou durante o ensaio ateacute atingir o valor de aproximadamente 13 e
mantendo-se nesse valor ateacute ao fim do ensaio A variaccedilatildeo da condutividade (Figura 13)
apresentou tambeacutem um comportamento semelhante ao dos ensaios sem diluiccedilatildeo embora com
variaccedilotildees menos bruscas o que eacute normal pois a concentraccedilatildeo de poluentes existentes e
hidroacutexidos formados estaacute reduzida a metade
Figura 13 ndash Variaccedilatildeo da condutividade e do pH ao longo EC realizado a pH natural com diluiccedilatildeo de 12
sem agitaccedilatildeo
413 ndash Comparaccedilatildeo de resultados
Na Figura 14 comparam-se as remoccedilotildees relativas de CQO de COf e de NT para os ensaios
realizados a diferentes valores de pH inicial sem agitaccedilatildeo Verifica-se que as maiores
remoccedilotildees de CQO foram obtidas para pH inicial natural e 6 A este uacuteltimo pH tambeacutem se
observaram as maiores remoccedilotildees absolutas de COf e de TN
0
2
4
6
8
10
12
14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180
cond
mSc
m-1
tempo minutos
pH natural com diluiccedilatildeo
Cond pH
pH
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Figura 14 - Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e NT obtidas apoacutes 3h de tratamento de EC a pH
inicial natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo
Quando se comparam os ensaios realizados a pH natural com e sem agitaccedilatildeo (Figura 15)
observam-se remoccedilotildees absolutas de CQO de COf e de NT superiores para o ensaio realizado
sem agitaccedilatildeo Efetivamente a agitaccedilatildeo parece natildeo favorecer a formaccedilatildeo dos flocos ou
mesmo provocar a sua desagregaccedilatildeo
Aparentemente o facto de diluir o lixiviado original antes de efetuar o ensaio de
eletrocoagulaccedilatildeo tambeacutem natildeo introduz alteraccedilotildees positivas nos resultados pois a diluiccedilatildeo
leva a que as remoccedilotildees absolutas dos paracircmetros em anaacutelise decresccedilam significativamente
(Figura 16) O efeito da concentraccedilatildeo parece ser de extrema importacircncia sendo que quando
a concentraccedilatildeo eacute superior se devem formar flocos com massa criacutetica para sedimentarem com
maior facilidade
Na Figura 17 faz-se uma anaacutelise da remoccedilatildeo absoluta da CQO nas diferentes horas de ensaio
para os testes realizados a diferentes valores de pH inicial com e sem agitaccedilatildeo Verifica-se
que
A pH natural sem agitaccedilatildeo a remoccedilatildeo da CQO eacute a mais regular ao longo do tempo
Para os ensaios realizados a pH inicial 4 e 6 a remoccedilatildeo para a 3ordf hora eacute bastante
inferior agraves remoccedilotildees obtidas para as duas primeiras horas
Nos ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo a remoccedilatildeo durante a 3ordf hora eacute
miacutenima natildeo se justificando o prolongamento do ensaio para aleacutem de 2 h
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
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verificamos uma remoccedilatildeo mais elevada da CQO na primeira hora de ensaio a pH 6 sem
agitaccedilatildeo Relativamente agrave segunda hora natildeo se verifica diferenccedilas significativas No entanto
na 3ordf hora verifica-se uma maior remoccedilatildeo no ensaio a pH natural sem agitaccedilatildeo
Figura 15 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC a pH inicial
natural com e sem agitaccedilatildeo
Figura 16 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC realizada a pH
inicial natural com e sem diluiccedilatildeo da amostra inicial
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 11 - pH natural - c agitaccedilatildeo 100 rpm
X0-X
CQO
COf
NT
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 12 - pH natural - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
40
Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
41
Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 14 - Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e NT obtidas apoacutes 3h de tratamento de EC a pH
inicial natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo
Quando se comparam os ensaios realizados a pH natural com e sem agitaccedilatildeo (Figura 15)
observam-se remoccedilotildees absolutas de CQO de COf e de NT superiores para o ensaio realizado
sem agitaccedilatildeo Efetivamente a agitaccedilatildeo parece natildeo favorecer a formaccedilatildeo dos flocos ou
mesmo provocar a sua desagregaccedilatildeo
Aparentemente o facto de diluir o lixiviado original antes de efetuar o ensaio de
eletrocoagulaccedilatildeo tambeacutem natildeo introduz alteraccedilotildees positivas nos resultados pois a diluiccedilatildeo
leva a que as remoccedilotildees absolutas dos paracircmetros em anaacutelise decresccedilam significativamente
(Figura 16) O efeito da concentraccedilatildeo parece ser de extrema importacircncia sendo que quando
a concentraccedilatildeo eacute superior se devem formar flocos com massa criacutetica para sedimentarem com
maior facilidade
Na Figura 17 faz-se uma anaacutelise da remoccedilatildeo absoluta da CQO nas diferentes horas de ensaio
para os testes realizados a diferentes valores de pH inicial com e sem agitaccedilatildeo Verifica-se
que
A pH natural sem agitaccedilatildeo a remoccedilatildeo da CQO eacute a mais regular ao longo do tempo
Para os ensaios realizados a pH inicial 4 e 6 a remoccedilatildeo para a 3ordf hora eacute bastante
inferior agraves remoccedilotildees obtidas para as duas primeiras horas
Nos ensaios a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo a remoccedilatildeo durante a 3ordf hora eacute
miacutenima natildeo se justificando o prolongamento do ensaio para aleacutem de 2 h
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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verificamos uma remoccedilatildeo mais elevada da CQO na primeira hora de ensaio a pH 6 sem
agitaccedilatildeo Relativamente agrave segunda hora natildeo se verifica diferenccedilas significativas No entanto
na 3ordf hora verifica-se uma maior remoccedilatildeo no ensaio a pH natural sem agitaccedilatildeo
Figura 15 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC a pH inicial
natural com e sem agitaccedilatildeo
Figura 16 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC realizada a pH
inicial natural com e sem diluiccedilatildeo da amostra inicial
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 11 - pH natural - c agitaccedilatildeo 100 rpm
X0-X
CQO
COf
NT
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 12 - pH natural - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
50
Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
52
Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
53
3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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verificamos uma remoccedilatildeo mais elevada da CQO na primeira hora de ensaio a pH 6 sem
agitaccedilatildeo Relativamente agrave segunda hora natildeo se verifica diferenccedilas significativas No entanto
na 3ordf hora verifica-se uma maior remoccedilatildeo no ensaio a pH natural sem agitaccedilatildeo
Figura 15 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC a pH inicial
natural com e sem agitaccedilatildeo
Figura 16 ndash Comparaccedilatildeo das remoccedilotildees de CQO COf e TN obtidas apoacutes tratamento de EC realizada a pH
inicial natural com e sem diluiccedilatildeo da amostra inicial
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 11 - pH natural - c agitaccedilatildeo 100 rpm
X0-X
CQO
COf
NT
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo 12 - pH natural - s agitaccedilatildeo
X0-X
CQO
COf
NT
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Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
45
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
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3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
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Figura 17 ndash Comparaccedilatildeo da CQO removida em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH
natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
42 ndash Caacutelculo do consumo de ferro e de energia
eleacutetrica
O consumo especiacutefico de massa de Fe durante os ensaios de EC mFe em g L-1 pode ser
calculado atraveacutes da expressatildeo
(17)
onde I eacute a intensidade da corrente aplicada em A F eacute a constante de Faraday 96485 C mol-1
t eacute o tempo em s n eacute o nuacutemero de eletrotildees trocados na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo neste caso 2
MFe eacute a massa molar do Fe e V o volume de suspensatildeo em L
Por outro lado o consumo especiacutefico de energia Esp em kW h L-1 tambeacutem pode ser calculado
pela equaccedilatildeo
(18)
onde U eacute a diferenccedila de potencial meacutedia durante o ensaio e eacute o tempo em h
0
2
4
6
8
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
CQ
Ore
movid
a g
O2 L
-1
Remoccedilatildeo CQO g O2 L-1
CQO0 = 17 plusmn 15
3ordf hora
2ordf hora
1ordf hora
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Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
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Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
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Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
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Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Estes caacutelculos permitem-nos determinar recorrendo ainda agrave carga orgacircnica removida por
unidade de tempo e volume a CQO removida por massa de ferro consumida ou por energia
gasta Assim nas Figuras 18 e 19 apresentam-se respetivamente a carga orgacircnica removida
por unidade de Fe ou de energia consumidos para os diferentes tempos de ensaio e
diferentes condiccedilotildees experimentais
Figura 18 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidag Feconsumido em cada hora de ensaio a pH natural 6 e 4 sem
agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo
Relativamente agrave Figura 18 verifica-se que a remoccedilatildeo da CQO por g Fe consumido foi mais
elevada na primeira hora no ensaio a pH 6 sem agitaccedilatildeo Durante a 2ordf e 3ordf horas natildeo se
verificam diferenccedilas significativas nos ensaios a pH 6 e 4 O ensaio que apresenta um
comportamento temporal mais regular eacute o realizado a pH natural sem agitaccedilatildeo Em relaccedilatildeo
aos ensaios realizados a pH natural com agitaccedilatildeo e com diluiccedilatildeo satildeo os que apresentam os
piores resultados em termos de carga orgacircnica removida por massa de ferro consumido
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica de CQO por energia consumida (Tabela 12 e Figura 19)
verificam-se eficiecircncias energeacuteticas muito superiores para a 1ordf h de ensaio dos testes
realizados a pH inicial 4 e 6 sem agitaccedilatildeo Para este facto deve contribuir a adiccedilatildeo de aacutecido
para alterar o pH que faz aumentar a condutividade e consequentemente diminui a
diferenccedila de potencial U baixando o consumo energeacutetico
00
02
04
06
08
10
12
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
o
g F
econ
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Tabela 12 ndash Comparaccedilatildeo do consumo energeacutetico em g CQOremovido kWhconsumido para todos os
ensaios
11 - pH nat -
s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s
agitaccedilatildeo
11 - pH nat -
c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s
agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s
agitaccedilatildeo
1ordf hora 94 52 54 168 131
2ordf hora 72 38 48 63 68
3ordf hora 57 9 14 25 30
Figura 19 ndash Comparaccedilatildeo da CQOremovidakWh em cada hora de ensaio para os testes realizados a pH
natural 6 e 4 sem agitaccedilatildeo pH natural com agitaccedilatildeo e pH natural com diluiccedilatildeo sem agitaccedilatildeo
0
50
100
150
200
11 - pH nat - s agitaccedilatildeo
12 - pH nat - s agitaccedilatildeo
11 - pH nat - c agitaccedilatildeo
100 rpm
11 - pH 6 - s agitaccedilatildeo
11 - pH 4 - s agitaccedilatildeo
g C
QO
rem
ovid
a
kW
hcon
sum
ido
1ordf hora
2ordf hora
3ordf hora
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
45
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Capiacutetulo 5 - Conclusotildees e Perspetivas de
Trabalho Futuro
Este trabalho teve como principal objetivo estudar as melhores condiccedilotildees para remoccedilatildeo da
carga orgacircnica de lixiviados de aterros sanitaacuterio usando eletrocoagulaccedilatildeo com acircnodos
consumiacuteveis de ferro Para isso foram usadas amostras recolhidas agrave entrada do tratamento
bioloacutegico da ETAL da Resiestrela que se situa na Capinha Concelho do Fundatildeo Apoacutes
caraterizaccedilatildeo as amostras foram submetidas a tratamento eletrocoagulaccedilatildeo usando
diferentes condiccedilotildees experimentais
Os resultados obtidos mostram que a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser uma alternativa para a
remoccedilatildeo da maior parte da carga orgacircnica do tipo de lixiviados usado no estudo uma vez que
se obtiveram remoccedilotildees da CQO da ordem dos 65 nos estudos efetuados com o lixiviado sem
diluiccedilatildeo com correccedilatildeo do pH inicial da amostra para 6 A remoccedilatildeo foi ainda superior (cerca
de 74) quando se usou o lixiviado a pH natural com uma diluiccedilatildeo de 12 Contudo a
correspondente remoccedilatildeo em valores absolutos equivale a apenas metade da remoccedilatildeo
observada para a amostra sem diluiccedilatildeo Deste modo pelo menos para um lixiviado do tipo do
aqui estudado diluir a amostra conduz a piores eficiecircncias na remoccedilatildeo da carga orgacircnica
Para aleacutem da diluiccedilatildeo a agitaccedilatildeo tambeacutem interfere negativamente com a remoccedilatildeo da CQO
Aparentemente a agitaccedilatildeo dificulta a agregaccedilatildeo e o crescimento dos flocos atrasando a sua
sedimentaccedilatildeo
Quanto agrave variaccedilatildeo do pH da amostra inicial os resultados mostram uma remoccedilatildeo da carga
orgacircnica muito facilitada pelo abaixamento do pH quer para 6 quer para 4 durante a
primeira hora de remoccedilatildeo Contudo a remoccedilatildeo durante as duas horas seguintes eacute muito
superior quando os ensaios satildeo efetuados sem correccedilatildeo ao pH inicial da amostra Este facto
estaacute patente no ajuste de uma equaccedilatildeo do 3ordm grau aos dados da CQO vs tempo onde se
verifica que a tendecircncia para atingir um patamar onde a taxa de remoccedilatildeo da CQO se torna
quase nula eacute muito menor para o ensaio conduzido a pH natural
As remoccedilotildees de COf e de NT apesar de inferiores agraves da CQO tambeacutem apresentam variaccedilotildees
com a agitaccedilatildeo e a correccedilatildeo ao pH inicial muito semelhantes agraves observadas para a CQO
De um modo geral qualquer que seja o pH inicial ao fim de 3 h o pH da soluccedilatildeo eacute de cerca
de 13 Esta observaccedilatildeo estaacute de acordo com a formaccedilatildeo de hidroacutexidos que estatildeo na base do
processo de coagulaccedilatildeofloculaccedilatildeo
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
45
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
50
Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
51
Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
52
Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Relativamente agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por massa de ferro consumido verifica-se que
este valor eacute maacuteximo durante a 1ordf hora do ensaio conduzido a pH inicial 6 seguido da 1ordf hora
do ensaio conduzido a pH natural Estes consumos especiacuteficos satildeo muito semelhantes para as
2ordfs horas dos ensaios iniciados a pH 4 6 ou natural De acordo com a literatura a formaccedilatildeo
de hidroacutexidos eacute facilitada para valores de pH compreendidos entre 5 e 9 e para valores de pH
aacutecido haacute uma libertaccedilatildeo de iotildees ferro superior agrave determinada pela lei de Faraday Assim a
suspensatildeo a pH 6 eacute a uacutenica que satisfaz simultaneamente estes dois requisitos potenciando a
formaccedilatildeo de iotildees ferro e hidroacutexidos em simultacircneo
Quanto agrave remoccedilatildeo especiacutefica da CQO por energia consumida observa-se um maior rendimento
da corrente durante a 1ordf hora dos ensaios efetuados a pH inicial de 4 ou 6 Este facto deve
estar relacionado com a adiccedilatildeo de aacutecido que vai tornar a soluccedilatildeo mais condutora diminuindo
a resistecircncia agrave passagem da corrente fazendo com que a energia calculada para a remoccedilatildeo
de igual quantidade de CQO seja menor
Quanto a perspetivas de trabalho futuro seraacute de todo o interesse aplicar este tipo de estudo
sistemaacutetico a amostras recolhidas apoacutes o tratamento bioloacutegico existente na ETAL e ainda no
permeado da ultrafiltraccedilatildeo que eacute usada na ETAL como tratamento de polimento Eacute ainda de
todo o interesse estudar a variaccedilatildeo da carecircncia bioquiacutemica de oxigeacutenio nas amostras
recolhidas ao longo dos diferentes ensaios para ver se a eletrocoagulaccedilatildeo pode ser usada
para aumentar a biodegradabilidade dos lixiviados Um aspeto que importa melhorar nos
ensaios experimentais eacute a remoccedilatildeo da espuma que se forma durante os ensaios
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Zhao X Qu J Liu H Wang C Xiao S Liu R Liu P Lan H Photoelectrochemical
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865-869 2010b
Zhou M Saumlrkkauml H Sillanpaumlauml M A comparative experimental study on methyl orange
degradation by electrochemical oxidation on BDD and MMO electrodes Separation and
Purification Technology 78 290-297 2011
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
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Martiacutenez-Huitle C A Brillas E Decontamination of wastewaters containing synthetic
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Oumlman C B Junestedt C Chemical characterization of landfill leachates ndash 400 parameters
and compounds Waste Managemente 28 1876 ndash 1891 2008
Renou S Givaudan J G Poulain S Dirassouyan F Moulin P Landfill leachate
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Silva Deacutebora Norma Rodrigues da Degradaccedilatildeo eletroquiacutemica de lixiviados de aterros
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Vilar V J P Rocha E M R Mota F S Fonseca A Saraiva I Boaventura R A R
Treatment of a sanitary landfill leachate using combined solar photo-Fenton and biological
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Veli S Oumlztuumlrk T Dimoglo A Treatment of of municipal solid wastes leachate by means
of chemical ndash and electro-coagulation Separation and Purification Technology 61 82 ndash 88
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Wiszniowski J Robert D Surmacz-Gorska J Miksch K Weber JV Landfill leachate
treatment methods A review Environmental Chemistry Letters 4 51-61
Zhao G Pang Y Liu L Gao J Lv B Highly efficient and energy-saving sectional
treatment of landfill leachate with a synergistic system of biochemical treatment and
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47
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Zhao X Qu J Liu H Wang C Xiao S Liu R Liu P Lan H Photoelectrochemical
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Zhou M Saumlrkkauml H Sillanpaumlauml M A comparative experimental study on methyl orange
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Purification Technology 78 290-297 2011
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
51
Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
47
electrochemical oxidation on a boron-doped diamond electrode Journal of Hazardous
Materials 179 1078-1083 2010a
Zhao X Qu J Liu H Wang C Xiao S Liu R Liu P Lan H Photoelectrochemical
treatment of landfill leachate in a continuous flow reactor Bioresource Technology 101
865-869 2010b
Zhou M Saumlrkkauml H Sillanpaumlauml M A comparative experimental study on methyl orange
degradation by electrochemical oxidation on BDD and MMO electrodes Separation and
Purification Technology 78 290-297 2011
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
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3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
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61
Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
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62
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Anexos
Anexo 1 - Procedimento da CQO pelo meacutetodo titrimeacutetrico em refluxo fechado
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH le 20 com aacutecido sulfuacuterico
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de cloretos
Reagentes
Soluccedilatildeo Padratildeo de Dicromato de Potaacutessio 00417 M (025 N) ndash Dissolver em 1 L de aacutegua
12259 g de K2Cr2O7 de elevado grau de pureza previamente seco a 103 ordmC durante 2 horas
Soluccedilatildeo de Aacutecido Sulfuacuterico Sulfato de Prata ndash Adicionar Ag2SO4 em cristais ou poacute a uma
soluccedilatildeo de H2SO4 concentrada na razatildeo de 66 g de Ag2SO4 1 L de H2SO4 Agitar ateacute agrave
dissoluccedilatildeo completa durante cerca de 1 dia
Soluccedilatildeo de Digestatildeo de Dicromato ndash Dissolver 20 g de HgSO4 em 175 mL de soluccedilatildeo de aacutecido
sulfuacuterico e adicionar 500 mL de soluccedilatildeo padratildeo de dicromato 00417 M e deixar arrefecer ateacute
agrave temperatura ambiente
Soluccedilatildeo de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 005 M - Dissolver 20 g de Fe(NH4)2(SO4)2∙6H2O em
aacutegua destilada adicionar 20 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado arrefecer e diluir para 1 L
Padronizar esta soluccedilatildeo com a soluccedilatildeo padratildeo de dicromato como se segue
1 ndash Despejar a bureta do titulador automaacutetico que conteacutem a soluccedilatildeo SFA antiga
2 ndash Depois de a bureta encher com a soluccedilatildeo SFA nova voltar a despejar
3 - Num erlenmeyer diluir 5 mL (pipeta) da soluccedilatildeo padratildeo de dicromato para 50 mL (pipeta)
de aacutegua destilada Adicionar 15 mL (pipeta) de aacutecido sulfuacuterico concentrado e arrefecer
Preparar 3 erlenmeyers
4 ndash Titular com a soluccedilatildeo de sulfato ferroso amoniacal usando 6-8 gotas da soluccedilatildeo indicadora
de ferroiacutena
5 - Registar o volume de titulante gasto para cada erlenmeyer e calcular o volume meacutedio
6 ndash Calcular o valor de f de acordo com a expressatildeo
ccedilatilde ccedilatilde atilde
eacute
Soluccedilatildeo Indicadora de Ferroiacutena ndash Dissolver 1485 g de 110-fenantrolina monohidratada e 695
mg de FeSO4∙7H2O e diluir para 100 mL
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
49
Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
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50
Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
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51
Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
53
3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
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Soluccedilatildeo Padratildeo de Hidrogenoftalato de Potaacutessio (HPK) ndash Secar o hidrogenoftalato de potaacutessio
(HOOCC6H4COOK) cerca de 2 horas a 120 ordmC Dissolver 425 mg em aacutegua destilada e diluir para
1 L O hidrogenoftalato de potaacutessio tem um valor de CQO teoacuterico de 1176 mg O2mg e a
soluccedilatildeo tem uma CQO teoacuterica de 500 mg O2L Esta soluccedilatildeo eacute estaacutevel quando conservada no
frigoriacutefico durante cerca de 3 meses
Procedimento experimental
1 ndash Colocar em cada tubo de digestatildeo
1 mL de soluccedilatildeo de digestatildeo de dicromato
15 mL de amostra
2 mL de soluccedilatildeo de aacutecido sulfuacuterico sulfato de prata
Preparar 2 tubos para cada amostra + 3 tubos de branco (coloca-se 15 mL de aacutegua em
vez de amostra)
2 ndash Rolhar bem os tubos e agitar de modo a homogeneizar a mistura reacional e colocar no
digestor preacute-aquecido a 150ordmC durante 2 horas Depois da digestatildeo retirar os tubos do
digestor e deixar arrefecer ateacute agrave temperatura ambiente
3 ndash Transferir o conteuacutedo dos tubos para erlenmeyers lavando-os muito bem com aacutegua (que
se adiciona agrave soluccedilatildeo do erlenmeyer) incluindo a tampa de forma a transferir todo o
conteuacutedo dos tubos Ter em atenccedilatildeo que os erlenmeyers devem ficar todos com o mesmo
volume
4 ndash Adicionar a cada erlenmeyer 4 gotas do indicador de ferroiacutena e uma barra magneacutetica para
agitaccedilatildeo
5 ndash Titular o conteuacutedo de cada erlenmeyer com a soluccedilatildeo SFA e registar o volume gasto ateacute ao
ponto de viragem Registar o valor de ldquofrdquo da soluccedilatildeo SFA
6 ndash Lavar os tubos de digestatildeo e as respetivas tampas com aacutegua e depois com H2SO4 a 20
para evitar contaminaccedilotildees orgacircnicas
7 ndash Com os valores registados calcular o valor da CQO da amostra tendo em conta a diluiccedilatildeo
da amostra inicial utilizada
Caacutelculos eacute eacute ccedilatilde
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Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
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Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
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53
3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
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60
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61
Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
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62
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
50
Anexos 2 ndash Procedimentos do Standard Methods para os soacutelidos suspensos e dissolvidos
Determinaccedilatildeo dos SS (soacutelidos suspensos)
Procedimento experimental
1 ndash Molhar bem as membranas com aacutegua
2 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 2 horas
3 ndash Tirar as membranas da estufa e deixar arrefecer no exsicador
4 ndash Pesar as membranas e identificaacute-las
5 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra utilizando as membranas (utilizar 15 mL da amostra pura -
pipeta)
6 ndash Colocar as membranas num vidro de reloacutegio a secar na estufa agrave temperatura de 100 -
103ordmC durante 24 horas
7 ndash Pesar as membranas e calcular os SS (mg SSdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
51
Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
52
Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
53
3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
55
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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56
Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
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57
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59
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60
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
61
Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
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62
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51
Determinaccedilatildeo dos SD (soacutelidos dissolvidos)
Procedimento experimental
1 ndash Colocar o cadinho na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 2 horas
2 ndash Tirar o cadinho da estufa e deixar arrefecer no exsicador
3 ndash Pesar o cadinho e identificaacute-lo
4 ndash Filtrar (a vaacutecuo) a amostra e colocar 10mL (pipeta) de filtrado no cadinho
5 ndash Colocar o cadinho a secar na estufa agrave temperatura de 100 - 103ordmC durante 24 horas
6 ndash Pesar o cadinho e calcular os SD (mg SDdm3)
Caacutelculos
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
52
Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012
53
3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
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Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto
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Anexo 3 - Procedimentos dos Azotos totais de Kjeldhal e amoniacais
Determinaccedilatildeo do Azoto Kjeldhal Total
Conservaccedilatildeo da amostra Analisar imediatamente quando tal natildeo for possiacutevel acidificar
amostra a pH 15 a 20 com aacutecido sulfuacuterico concentrado e armazenar a 4ordmC durante um
periacuteodo maacuteximo de 7 dias
Interferecircncias Concentraccedilotildees elevadas de nitratos sais inorgacircnicos e mateacuteria orgacircnica
podem interferir na determinaccedilatildeo Mas natildeo eacute previsiacutevel que tal aconteccedila em aacuteguas de
consumo humano
Reagentes
Aacutecido Sulfuacuterico Concentrado
Soluccedilatildeo de Indicadores ndash Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool etiacutelico
a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar as duas
soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de Digestatildeo ( Reagente de Ataque) - Dissolver 134 g de K2SO4 e 73 g de CuSO4 em
800 mL de aacutegua Juntar 134 mL de H2SO4 concentrado Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio e tiossulfato de soacutedio ndash Dissolver 250 g de NaOH e 125 g de
Na2S2O3 em aacutegua destilada e diluir para 500 mL
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
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3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
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A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro
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53
3 ndash Adicionar a cada tubo 50 mL (proveta) de reagente de ataque
4 ndash Colocar os tubos no digestor colocar os funis em cima dos tubos e ligar o vaacutecuo Deixar a
250 ordmC durante 30 minutos
5 ndash Decorridos os 30 minutos aumentar a temperatura do digestor para 450 ordmC e depois de
atingida a temperatura deixar durante outros 30 minutos
6 ndash Apoacutes a digestatildeo retirar os tubos do digestor e deixar arrefecer Adicionar a cada tubo 50
mL (proveta) de aacutegua destilada e 50 mL (proveta) de soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio +
tiossulfato de soacutedio (soluccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo)
7 ndash Destilar cada tubo durante 6 minutos recolhendo o destilado num erlenmeyer de 250 mL
contendo 50 mL (pipeta) de soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
8 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
9 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto total (mg NTdm3)
Caacutelculos
A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
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A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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Determinaccedilatildeo do Azoto Amoniacal
Conservaccedilatildeo Analisar o mais raacutepido possiacutevel Se natildeo for possiacutevel acidificar a amostra com
aacutecido sulfuacuterico concentrado ateacute pH lt2
Reagentes
Soluccedilatildeo de tetraborato de soacutedio ndash Dissolver 95 g de Na2B4O710H2O num litro de aacutegua
destilada (C= 0025M)
Soluccedilatildeo de Hidroacutexido de soacutedio 01 N
Soluccedilatildeo tampatildeo de borato ndash Adicionar 88 mL da soluccedilatildeo de hidroacutexido de soacutedio 01 N a 500 mL
de tetraborato de soacutedio 0025M Diluir para 1 Litro
Soluccedilatildeo mista de indicadores - Dissolver 200 mg de vermelho de metilo em 100 mL de aacutelcool
etiacutelico a 95ordm e dissolver 100 mg de azul de metileno em 50 mL de aacutelcool etiacutelico a 95ordm Juntar
as duas soluccedilotildees
Soluccedilatildeo Indicadora de Aacutecido Boacuterico ndash Dissolver 20 g de aacutecido boacuterico H3BO3 em aacutegua destilada
a ferver e juntar 10 mL da soluccedilatildeo mista de indicadores Diluir para 1 Litro
Procedimento experimental
1 ndash Colocar 50 mL de amostra (pura ou diluiacuteda) no tubo de digestatildeo Para cada amostra
preparar 2 tubos de digestatildeo Colocar reguladores de ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou
porcelana)
2 ndash Preparar 2 tubos de digestatildeo para ldquoBrancordquo colocando em cada um 50 mL de aacutegua igual agrave
utilizada na preparaccedilatildeo da amostra (se a amostra tiver sido diluiacuteda) Colocar reguladores de
ebuliccedilatildeo (peacuterolas de vidro ou porcelana)
3 ndash Adicionar em cada tubo 25 mL (pipeta) de tampatildeo borato
4 ndash Colocar tubos a destilar durante 6 minutos recolhendo o destilado para um erlenmeyer de
250 mL contendo 50 mL da soluccedilatildeo indicadora de aacutecido boacuterico
5 ndash Titular o conteuacutedo do erlenmeyer com aacutecido sulfuacuterico 002 N padronizado
6 ndash Registar o volume de titulante gasto e calcular o azoto amoniacal (mg N-NH3dm3)
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B= volume gasto para titular o branco (mL)
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A= volume gasto para titular a amostra (mL)
B= volume gasto para titular o branco (mL)
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