Sanitary landfill leachate in Brazil: evaluation of ammonia nitrogen removal by air stripping process

Aterros sanitários são a forma mais viável de disposição final dos resíduos sólidos urbanos no Brasil, tanto do ponto de vista técnico quanto econômico. Os antigos lixões estão sendo progressivamente substituídos por aterros bem projetados e operados. Entretanto, os aterros ainda representam risco ambiental devido à liberação de gases e produção de lixiviado (chorume). Os gases podem ser canalizados e queimados ou usados para produção de energia. O tratamento do lixiviado, porém, ainda representa um desafio aos profissionais da área, não tendo ainda sido encontrada uma solução eficaz. As próprias características físico-químicas deste efluente não são bem conhecidas. No presente trabalho buscou-se contribuir para a solução do problema mediante estudos em três frentes: a caracterização detalhada do lixiviado de aterros brasileiros, o estudo da remoção da amônia (o principal poluente presente no lixiviado) por arraste com ar e a importância da força iônica. A compilação de dados referentes a 40 aterros, distribuídos em todas as regiões do país, possibilitou a elaboração de tabelas com as características típicas do lixiviado durante as fases ácida e metanogênica dos aterros. Não se apresentou apenas os valores extremos de cada variável, mas também as faixas mais prováveis de variação. Também foi possível concluir que a fase ácida na maior parte dos casos não dura mais que dois anos nos aterros brasileiros, desde que esses sejam dotados de sistemas de drenagem de base. O estudo do arraste de amônia foi efetuado em torres de 15 cm de diâmetro e 1 m de altura útil, usando-se anéis de polietileno corrugado como material de recheio. Os resultados mostraram que torres aeradas permitem a remoção praticamente total do nitrogênio amoniacal, independentemente de se fazer ou não alcalinização prévia do lixiviado. O volume de ar necessário para remover uma determinada massa de amônia é sempre constante. Somente foi observada nitrificação quando as concentrações de nitrogênio amoniacal ficaram abaixo de 50 mg/L. A elevada força iônica do lixiviado pode ser a responsável pelo fraco desempenho do processo de coagulação-floculação quando aplicado a este efluente. A força iônica é um aspecto pouco estudado no âmbito da engenharia sanitária e ambiental, mas que não pode ser desconsiderada nos estudos acerca do lixiviado. Outros aspectos foram investigados, como o efeito do cloreto na DQO (demanda química de oxigênio) e a possibilidade de desenvolvimento de larvas de insetos nas lagoas de lixiviado.Sanitary landfills are considered as the most appropriate way for final disposal of municipal solid wastes in Brazil, in the technical and economical point of view. Open dumps have been progressively substituted by well engineered and operated landfills. However, landfills still present environmental risks due to the gas emission and leachate production. Gases can be piped and burnt or used to the electricity production, but the same can not be applied to the leachate. Moreover, the leachate treatment still represents a challenge to the expertise of the area because it was not already found an efficient solution for it. The physical-chemical characteristics of this effluent are not well known yet. This research sought to contribute to the solution of this problem by focusing in three main lines: detailed characterization of the leachate of Brazilian landfills, investigation of the possibilities of ammonia removal (the main pollutant present in the leachate) by air stripping process and evaluation of the importance of the ionic strength. The compilation of data from 40 sanitary landfills, distributed in all the geographic regions of Brazil, allowed the preparation of tables describing the typical characteristics of Brazilian leachates during the acid and methanogenic phases. It was presented not only the extreme values, but also the most probable ranges of variation. It was also possible to conclude that the acid phase lasts no more than 2 years in Brazilian landfills equipped with adequate leachate drainage systems. The study of ammonia air stripping was carried out in towers of 15 cm of diameter and 1 m of packed bed height. Corrugated plastic Raschig rings were used as packing media. Results showed that the aerated towers were able to remove the ammonia almost completely, independently if the pH of leachate was previously increased or not. The volume of air necessary to remove a determined mass of ammonia is always constant. Nitrification occurred only when total ammonia nitrogen concentrations were lower than 50 mg/L. This led to the conclusion that biological systems should not be applied directly to the treatment of raw methanogenic leachate. The high ionic strength of the leachate can be the responsible for the low efficiencies of coagulation-flocculation process applied to this effluent. Even though ionic strength is not usually considered by sanitary and environmental engineering, it should be considered in the studies dealing with leachate. Other aspects were also investigated, as the effect of the chloride in COD (chemical oxygen demand) measurements and the possibility of maggots growth in leachate ponds