Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros...

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UNIVERSIDADE DA BEIRA INTERIOR Ciências Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitários Patrícia Sofia Spranger Luz Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Química Industrial (2º ciclo de estudos) Orientador: Prof. Doutora Ana Carreira Lopes Covilhã, Junho de 2012

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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

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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

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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)

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

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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

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

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

32

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

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

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

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

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)

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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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60

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

Page 2: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

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

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

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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

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

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

32

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

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

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

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

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)

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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60

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61

Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

62

Page 3: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

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

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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

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

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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

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

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

32

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

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

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)

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

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Page 4: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

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

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

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

32

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

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

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

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

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

56

Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

57

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

58

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

59

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

60

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

Page 5: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

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

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

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

32

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

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

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

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

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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61

Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

62

Page 6: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

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

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

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

32

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

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

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

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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Page 7: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

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

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

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

32

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

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

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

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

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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60

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61

Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

62

Page 8: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

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

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

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

32

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

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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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

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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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Page 9: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

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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

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

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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

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

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

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

32

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

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

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

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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Page 10: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

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

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

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

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

32

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

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

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

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

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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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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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

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Page 11: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

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

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

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

32

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

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

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

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)

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

60

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

Page 12: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

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

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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

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

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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

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

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

32

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

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

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

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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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Page 13: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

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

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

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

32

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

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

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

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

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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61

Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

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Page 14: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

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

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

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

32

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

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

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)

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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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Page 15: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

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

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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)

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

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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

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

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

32

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

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

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

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

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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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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Page 16: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

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

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

32

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

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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Page 17: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

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)

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

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

32

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

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

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

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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

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

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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

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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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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

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

32

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

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

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

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

56

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

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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

Page 19: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

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

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

32

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

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

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

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

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

Page 20: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

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

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

32

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

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

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

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

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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Page 21: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

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

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

32

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

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

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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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Page 22: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

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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)

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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)

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

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

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

32

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

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

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

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

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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61

Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

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Page 23: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

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

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

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

32

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

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

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

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

56

Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

57

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

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Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

59

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

60

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

Page 24: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

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

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

32

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

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

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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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Page 25: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

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

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

32

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

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

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

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

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)

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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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Page 26: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

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

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

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

32

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

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

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

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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

59

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

60

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

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)

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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)

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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

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

32

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

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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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)

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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Page 28: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

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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)

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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

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

32

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

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

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

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)

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

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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

Page 29: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

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

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

32

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

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

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

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

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

56

Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

57

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

58

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

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

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

62

Page 30: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

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

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

32

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

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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landfill leachate by ion exchange Journal of Hazardous Materials 164 389-393 2009

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

treatment Review and opportunity Journal of Hazardous Materials 150 468-493 2008

Silva Deacutebora Norma Rodrigues da Degradaccedilatildeo eletroquiacutemica de lixiviados de aterros

sanitaacuterios Faculdade de Ciecircncias da Universidade da Beira Interior Covilhatilde 2011

Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater 19th ed APHA AWWA

WPCF Washington DC 1995

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

immobilized biomass reactor at a pilot scale Water Research 45 2647-2658 2011

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

2008

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

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

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

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

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)

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

Page 31: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

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

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

32

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

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

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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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Page 32: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

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

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

32

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

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

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)

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

57

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

58

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

59

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

60

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

Page 33: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

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

32

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

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

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

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

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

56

Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

57

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

58

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

59

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

60

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

Page 34: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

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

32

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

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

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

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

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

56

Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

57

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

58

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

59

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

60

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

Page 35: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

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

32

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

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

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

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

56

Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

57

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

58

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

59

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

60

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

Page 36: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

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

32

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

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

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

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

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

56

Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

57

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

58

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

59

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

60

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

Page 37: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

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

32

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

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

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

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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

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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

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

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

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

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

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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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Page 39: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

32

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

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

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

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

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

56

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

Page 40: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

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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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

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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

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

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

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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

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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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Page 42: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

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

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

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

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

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)

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

60

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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Page 43: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

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

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

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

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

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

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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

62

Page 44: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

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

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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Treatment of a sanitary landfill leachate using combined solar photo-Fenton and biological

immobilized biomass reactor at a pilot scale Water Research 45 2647-2658 2011

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

2008

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

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

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

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

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)

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

Page 45: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

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

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

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

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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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61

Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

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Page 46: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

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

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

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)

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

Page 47: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

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

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

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

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)

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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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

Page 48: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

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

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

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

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

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

56

Anexo 4 - Decreto ndash Lei 178 2006 de 5 de Setembro

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

57

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

58

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

59

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

60

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

Page 49: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

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

45

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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

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)

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

60

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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Page 50: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

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

Anglada Aacute Urtiaga A Ortiz I Contribuitions of electrochemical oxidation to waste-

water treatment Fundamentals and review of applications Emerging Technologies 84 1747-

1755 2009

Atmaca E Treatment of landfill leachate by using electro-Fenton method Journal of

Hazardous Materials 163 109-114 2009

Aziz S Q Aziz H A Yusoff M S Bashir M J K Umar M Leachate characterization in

semi-aerobic sanitary landfills A comparative study Journal of Environmental Management

91 2608-2614 2010

Bashir M JK Isa M H Kutty S R M Awang Z B Aziz H A Mohajeri S Farooqi I

H Landfill leachate treatment by electrochemical oxidation Waste Management 29 2534ndash

2541 2009

Bashir M J K Aziz H A Yusoff M S Aziz S Q Mohajeri S Stabilized sanitary

landfill leachate tratment using anionic resin Treatment optimization by response surfasse

methology Journal of Hazardous Materials 182 115-122 2010

Chen G Electrochemical technologies in wastewater treatment Separation and Purification

Technology 38 11-41 2004

Cortez S Teixeira P Oliveira R Mota M Evaluation of Fenton and ozone-based

advanced oxidation processes as mature landfill leachate pre-treatments Jouenal of

Environmental Management 92 749-755 2011

Deng Y Englehardt J D Electrochemical oxidation for landfill leachate treatment Waste

Management 27 380-388 2007

Guo J Abbas A A Chen Y Liu Z Fang F Chen P Treatment of landfill leachate

using a combined stripping fenton SBR and coagulation process Jornal of Hazardous

Materials 178 699-705 2010

Ilhan F Kurt U Apaydin O Gonullu M T Treatment of leachate by electrocoagulation

using aluminum and iron electrodes Journal of Hazardous Materials 154 381-389 2008

Liu H Zhao X Qu J Electrocoagulation in water treatment em Electrochemestry for the

environment editado por Christos Comninellis e Guohua Chen 2010

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

46

Martiacutenez-Huitle C A Brillas E Decontamination of wastewaters containing synthetic

organic dyes by electrochemical methods A general review Applied Catalysis B

Environmental 87 105-145 2009

Mohajeri S Aziz H A Isa M H Zahed M A Adlan M N Statistical optimization of

process parameters for landfill leachate treatment using electro-Fenton technique Journal

of Hazardous Materials 176 749-758 2010

Mollah M Y A Morkovsky P Gomes J A G Kesmez M Parga J Cocke D L

Fundamentals present and future perspectives of electrocoagulation Journal of Hazardous

Materials B114 199-210 2004

Panizza M Delucchi M Sireacutes I Electrochemical process for the treatment of landfill

leachate Journal of Applied Electrochemistry 40 1721-1727 2010

Pi K W Li Z Wan D J Gao L X Pretreatment of municipal landfill leachate by a

combined process Process Safety and Environmental Protection 87 191-196 2009

Primo O Rivero M J Urtiaga A M Ortiz I Nitrate removal from electro-oxidized

landfill leachate by ion exchange Journal of Hazardous Materials 164 389-393 2009

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

treatment Review and opportunity Journal of Hazardous Materials 150 468-493 2008

Silva Deacutebora Norma Rodrigues da Degradaccedilatildeo eletroquiacutemica de lixiviados de aterros

sanitaacuterios Faculdade de Ciecircncias da Universidade da Beira Interior Covilhatilde 2011

Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater 19th ed APHA AWWA

WPCF Washington DC 1995

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

immobilized biomass reactor at a pilot scale Water Research 45 2647-2658 2011

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

2008

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

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

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

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

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)

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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Anexo 5 - Decreto ndash Lei 183 2009 de 10 de Agosto

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

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Page 51: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

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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Bibliografia

Anglada Aacute Urtiaga A Ortiz I Contribuitions of electrochemical oxidation to waste-

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1755 2009

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Aziz S Q Aziz H A Yusoff M S Bashir M J K Umar M Leachate characterization in

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91 2608-2614 2010

Bashir M JK Isa M H Kutty S R M Awang Z B Aziz H A Mohajeri S Farooqi I

H Landfill leachate treatment by electrochemical oxidation Waste Management 29 2534ndash

2541 2009

Bashir M J K Aziz H A Yusoff M S Aziz S Q Mohajeri S Stabilized sanitary

landfill leachate tratment using anionic resin Treatment optimization by response surfasse

methology Journal of Hazardous Materials 182 115-122 2010

Chen G Electrochemical technologies in wastewater treatment Separation and Purification

Technology 38 11-41 2004

Cortez S Teixeira P Oliveira R Mota M Evaluation of Fenton and ozone-based

advanced oxidation processes as mature landfill leachate pre-treatments Jouenal of

Environmental Management 92 749-755 2011

Deng Y Englehardt J D Electrochemical oxidation for landfill leachate treatment Waste

Management 27 380-388 2007

Guo J Abbas A A Chen Y Liu Z Fang F Chen P Treatment of landfill leachate

using a combined stripping fenton SBR and coagulation process Jornal of Hazardous

Materials 178 699-705 2010

Ilhan F Kurt U Apaydin O Gonullu M T Treatment of leachate by electrocoagulation

using aluminum and iron electrodes Journal of Hazardous Materials 154 381-389 2008

Liu H Zhao X Qu J Electrocoagulation in water treatment em Electrochemestry for the

environment editado por Christos Comninellis e Guohua Chen 2010

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

46

Martiacutenez-Huitle C A Brillas E Decontamination of wastewaters containing synthetic

organic dyes by electrochemical methods A general review Applied Catalysis B

Environmental 87 105-145 2009

Mohajeri S Aziz H A Isa M H Zahed M A Adlan M N Statistical optimization of

process parameters for landfill leachate treatment using electro-Fenton technique Journal

of Hazardous Materials 176 749-758 2010

Mollah M Y A Morkovsky P Gomes J A G Kesmez M Parga J Cocke D L

Fundamentals present and future perspectives of electrocoagulation Journal of Hazardous

Materials B114 199-210 2004

Panizza M Delucchi M Sireacutes I Electrochemical process for the treatment of landfill

leachate Journal of Applied Electrochemistry 40 1721-1727 2010

Pi K W Li Z Wan D J Gao L X Pretreatment of municipal landfill leachate by a

combined process Process Safety and Environmental Protection 87 191-196 2009

Primo O Rivero M J Urtiaga A M Ortiz I Nitrate removal from electro-oxidized

landfill leachate by ion exchange Journal of Hazardous Materials 164 389-393 2009

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

treatment Review and opportunity Journal of Hazardous Materials 150 468-493 2008

Silva Deacutebora Norma Rodrigues da Degradaccedilatildeo eletroquiacutemica de lixiviados de aterros

sanitaacuterios Faculdade de Ciecircncias da Universidade da Beira Interior Covilhatilde 2011

Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater 19th ed APHA AWWA

WPCF Washington DC 1995

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

immobilized biomass reactor at a pilot scale Water Research 45 2647-2658 2011

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

2008

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

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

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

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

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

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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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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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Page 52: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

45

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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

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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

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

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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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

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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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Page 53: Eletrocoagulação de Lixiviados de Aterros Sanitáriosubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/2857/1/Dissertação1.pdf · Palavras – Chave: Aterros Sanitários; Lixiviados; Eletrocoagulação.

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

46

Martiacutenez-Huitle C A Brillas E Decontamination of wastewaters containing synthetic

organic dyes by electrochemical methods A general review Applied Catalysis B

Environmental 87 105-145 2009

Mohajeri S Aziz H A Isa M H Zahed M A Adlan M N Statistical optimization of

process parameters for landfill leachate treatment using electro-Fenton technique Journal

of Hazardous Materials 176 749-758 2010

Mollah M Y A Morkovsky P Gomes J A G Kesmez M Parga J Cocke D L

Fundamentals present and future perspectives of electrocoagulation Journal of Hazardous

Materials B114 199-210 2004

Panizza M Delucchi M Sireacutes I Electrochemical process for the treatment of landfill

leachate Journal of Applied Electrochemistry 40 1721-1727 2010

Pi K W Li Z Wan D J Gao L X Pretreatment of municipal landfill leachate by a

combined process Process Safety and Environmental Protection 87 191-196 2009

Primo O Rivero M J Urtiaga A M Ortiz I Nitrate removal from electro-oxidized

landfill leachate by ion exchange Journal of Hazardous Materials 164 389-393 2009

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

treatment Review and opportunity Journal of Hazardous Materials 150 468-493 2008

Silva Deacutebora Norma Rodrigues da Degradaccedilatildeo eletroquiacutemica de lixiviados de aterros

sanitaacuterios Faculdade de Ciecircncias da Universidade da Beira Interior Covilhatilde 2011

Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater 19th ed APHA AWWA

WPCF Washington DC 1995

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

immobilized biomass reactor at a pilot scale Water Research 45 2647-2658 2011

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

2008

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

Eletrocoagulaccedilatildeo de Lixiviados de Aterros Sanitaacuterios 2012

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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

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

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

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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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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

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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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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

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

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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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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)

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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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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)

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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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59

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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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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

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)

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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

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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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

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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)

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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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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)

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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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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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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)

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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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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)

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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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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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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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Caacutelculos

A= volume gasto para titular a amostra (mL)

B= volume gasto para titular o branco (mL)

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