Aplicação do reagente de Fenton em lixiviado de aterro sanitário pré-tratado biologicamente visando a remoção de matéria orgânica recalcitrante e cor

O presente trabalho teve por objetivo avaliar a aplicação do reagente de Fenton em lixiviado de aterro de resíduos sólidos urbanos, na fase metanogênica de decomposição dos resíduos, submetido a pré-tratamento biológico, para a remoção da matéria orgânica recalcitrante e cor. Grande parte da matéria orgânica presente em lixiviado metanogênico é formada por moléculas complexas, com elevada massa molecular e baixa biodegradabilidade. Portanto, para remoção dessas é mais adequada a aplicação de tratamentos físico-químicos, como os Processos Oxidativos Avançados (POAs). OS POAs podem oxidar, parcialmente ou totalmente, uma molécula orgânica através do radical OH., gerado pela ativação de alguma substância oxidante, como o O3, H2O2 e TiO2. O reagente de Fenton é um POA baseado na ativação do H2O2 através de sais de ferro, fornecendo resultados satisfatórios na remoção de matéria orgânica recalcitrante e da cor de lixiviados na fase metanogênica. O processo de tratamento biológico dessa pesquisa foi formado por reator anóxico e aeróbio em sequência, com a finalidade de remover o nitrogênio e a matéria orgânica biodegradável, sendo a operação dividida em dois períodos. No Período I obteve-se remoção média de 80% do N-amoniacal, 62% de N-total e de 22% de DQO, no Período II a remoção média foi de 88% do N-amoniacal, 34% de N-total e de 12% de DQO. O efluente desse tratamento recebeu a aplicação do reagente de Fenton. Para o tratamento físico-químico foi desenvolvido um planejamento experimental, dividido em três etapas: Etapa I, II e III. Os resultados foram avaliados por meio das variáveis resposta DQO (Y1) e cor (Y2). Na Etapa I determinou-se, a partir da literatura consultada, quais variáveis seriam estudas e por seguinte, através das análises univariadas, a faixa de valores para essas. A Etapa II teve por objetivo avaliar quais dessas variáveis e interações eram significativas, através de um planejamento fatorial fracionário. Por fim, na Etapa III, através do delineamento composto central rotacional, foram determinadas as condições que resultaram em melhor eficiência de remoção de DQO e cor, além disso, estimou-se o modelo que melhor representou a aplicação do reagente de Fenton para as condições estudadas. Foram avaliadas quatro variáveis independentes: x1 ([H2O2]), x2 ([H2O2]/[Fe2+]), x3 (pH) e x4 (modo de adição dos reagentes). Com base nas faixas de variáveis estudadas foi obtido com melhor resultado remoção de 89% de DQO e 99% de cor do lixiviado para os seguintes parâmetros: [H2O2]=480 mM; [H2O2]/[Fe2+]=6; pH=3,5 e fracionamento da dosagem em 04 estágios. O modelo que melhor representou a aplicação do reagente de Fenton contou apenas com a variável x1, linear e quadrática. Entretanto, os ensaios indicaram que as outras variáveis, mesmo não sendo significativas em relação as variáveis resposta Y1 e Y2, apresentaram influência sobre a operação do sistema, como, por exemplo, na geração de lodo e, por isso não devem ser desconsideradas.The present paper has as its goal to evaluate the application of the Fenton´s reagent in mature landfill leachate, after biological treatment, to remove recalcitrant compounds and colour. A great part of the organic matter in the stabilized leachate is formed by complex molecules with high molecular mass and low biodegradability. For these reasons, in order to remove this mass, the application of physico-chemical techniques have been considered as a suitable option for the treatment, as Advanced Oxidating Processes (AOPs). The AOPs can oxidize, partially or totally, an organic molecule through the radical OH?, generated by the activation of some oxidant substances, as the O3, H2O and TiO2. The Fenton´s reagent is a AOP based on the activation of H2O2 through metallic salts, providing satisfactory results in the recalcitrant organic matter removal and the colour of the stabilized leachate. The process of biological treatment of this research was formed by anoxic and aerobic reactors in series, with the purpose of removing nitrogen and biodegradable organic matter, being this operation divided into two periods. In Period I, the average N-ammonia, N-total and COD removal were 80%, 62% and 22%, respectively. In Period II the average removal efficiencies were 88%, 34% and 12%, respectively, for the N-ammonia, N-total and COD. The effluents of this treatment received the application of Fenton´s reagent. For the physico-chemical treatment, an experimental design was developed, divided into 3 phases: Phase I, II and III. The results were evaluated through the response variables COD (Y1) and colour (Y2). In Phase I it was determined, from the consulted literature, which variables would be studied and so, through unvaried analyses, the range of values for these ones. Phase II had as a goal to evaluate which of these variables and interactions were significant, through a fractional factorial design. Finally, in Phase III, through a composed central rotational delineation, the conditions that resulted in a better efficiency of COD removal and colour were determined, besides this, the model that better represented the application of the Fenton´s reagent was estimated for the studied conditions. Four independent variables were evaluated: x1 ([H2 O2]), x2 ([H2 O2]/ [Fe2+]), x3 (pH) e x4 (way of addition of the reactors). Based on the range of the studied variables with better results the removal of 89% of COD was obtained and 99% of leachate colour for the following parameters: [H2O2]= 480 mM; ([H2O2]/[Fe2+]=6/ pH=3,5 and dosage fragmentation in 04 stages. The model that better represented the application of the Fenton´s reagent counted only with the x1 variable, linear and quadratic. However, the experiments indicated that other variables, yet not significant in relation to the response variables Y1 and Y2, showed an influence on the system operation, as, for example, in the generation of sludge and, so, they must not be disregarded