Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-04-25T13:44:10Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TESE VERSÃO FINAL _ Mirella Leite.pdf: 3354242 bytes, checksum: bb8ba120eb7e5468ab745513e0389bf0 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-25T13:44:10Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TESE VERSÃO FINAL _ Mirella Leite.pdf: 3354242 bytes, checksum: bb8ba120eb7e5468ab745513e0389bf0 (MD5) Previous issue date: 2016-09-09 / FACEPE / A presente pesquisa foi motivada pelo desafio em propor um tratamento, em escala laboratorial, para degradar eficientemente os poluentes dos lixiviados provenientes do Aterro Sanitário de Altinho – PE, localizado no Agreste do Estado e em funcionamento e Aterro Controlado da Muribeca – PE, localizado na Região Metropolitana do Recife e fechado desde 2009. Assim, baseado na característica de alta carga orgânica, porém baixa biodegradabilidade dos lixiviados, foi realizado um tratamento físico-químico com aplicação dos processos de coagulação/floculação (CF) e oxidativos avançados do tipo foto-Fenton. Inicialmente, foi feito um tratamento preliminar dos lixiviados por meio de um planejamento fatorial 24, tendo como variáveis independentes: massa do coagulante hidróxido de cálcio, tempo e velocidade de rotação de floculação e tempo de sedimentação. Em seguida, foi aplicado o processo de fotoFenton, sob as mesmas condições, ao sobrenadante proveniente das amostras pré-tratadas por CF e diretamente às amostras brutas. Os resultados mostraram remoções de 89,6% e 83,4% de DQO para a amostra pré-tratada por CF e bruta de Altinho, respectivamente; e remoções de 91,5% e 85,2% de DQO para a amostra pré-tratada por CF e amostra bruta da Muribeca, respectivamente. Comparando esses resultados, decidiu-se pela não realização de um tratamento preliminar visto que o percentual de remoção entre as amostras pré-tratadas e brutas foram relativamente próximos, evitando assim o gasto extra de energia, materiais e tempo. Um planejamento fatorial 33 foi realizado para o tratamento por foto-Fenton para cada amostra de lixiviado dos aterros, variando-se concentração de H2O2, proporção de FeSO4.7H2O:H2O2 e pH, em um tempo reacional de 240 minutos sob radiação solar. Foram obtidos resultados de percentuais de remoções nas faixas de 52,5% a 87% de DQO, 43,5 a 77% de carbono orgânico total (COT) e 39 a 74% de substâncias húmicas (SH) para o lixiviado de Altinho; e 53 a 91% de DQO, 38,5 a 77% de COT e 30 a 64% de SH para o lixiviado da Muribeca. O estudo estatístico de correlação entre pares dessas variáveis mostrou que essas possuem correlação de moderada a altamente forte. Os dados experimentais se ajustaram a um modelo cinético de primeira ordem, alcançando-se 70% de degradação do COT dos dois lixiviados em 30 minutos de reação. Obteve-se a constante cinética (k) igual a 0,0408 min-1 e coeficiente de regressão linear (R2) igual a 0,9862 para o lixiviado de Altinho e k = 0,0373 min-1 e R2 = 0,9727 para Muribeca. A caracterização do lixiviado de Altinho e da Muribeca tratados, em suas condições ótimas, indicou um aumento da biodegradabilidade e uma remoção eficiente da carga orgânica, cor e turbidez. Os lixiviados tratados com diluição 1:10 não apresentaram toxicidade. / This research was motivated by the challenge to propose a treatment in laboratory scale to efficiently degrade pollutants of leachate from the landfill of Altinho - PE, located in the arid zone of the state and in operation, and landfill of Muribeca - PE, located in Metropolitan Region of Recife and closed since 2009. Thus, based on the high organic loading characteristic but low biodegradability of the leachates, a physical-chemical treatment with application of coagulation/flocculation (CF) and advanced oxidative (photo-Fenton) processes were made. Initially, a preliminary treatment of the leachate was done by an experimental design 24 using as independents variables: mass of the calcium hydroxide coagulant, flocculation time, flocculation rotation speed and settling time. Then, the photo-Fenton process was applied, under the same conditions, to the supernatant from the pretreated samples and directly to the raw samples. The results showed 89.6% and 83.4% COD removal for the pretreated sample by CF and raw sample from Altinho, respectively; and 91.5% and 85.2% COD removal for the pretreated sample by CF and raw sample from Muribeca, respectively. Comparing these results, it was decide not to do a pretreatment since the removal percentage between pretreated and raw samples were relatively close, avoiding the extra expense of energy, materials and time. A 33 factorial design was done for the photo-Fenton treatment to each landfills leachate sample, ranging the concentration of H2O2, the proportion of FeSO4.7H2O:H2O2 and pH, at a reaction time of 240 minutes under solar radiation. Percentages of removal results were obtained in the ranges of 52.5% to 87% of COD, 43.5 to 77% of TOC and 39 to 74% of humic substances (HS) to the Altinho’s leachate; and 53 to 91% of COD, 38.5 to 77% of TOC and 30 to 64% of HS to the Muribeca’s leachate. The statistical correlation study between pairs of these variables showed that it has a moderate to highly strong correlation. The experimental data fitted to a first order kinetic model, achieving 70% of TOC degradation for the leachate samples at 30 minutes of reaction. The rate constant (k) was 0.0408 min-1 and the linear regression coefficient (R2) was 0.9862 for Altinho´s leachate and k = 0.0373 min-1 and R2 = 0.9727 for Muribeca’s leachate. The characterization of Altinho and Muribeca treated leachate in its optimal condition, indicated an increase in biodegradability and efficient removal of organic matter, color and turbidity. The both treated leachate samples with dilution 1:10 showed no toxicity.

Estudos recentes constataram a existência de processos que permitem a atenuação natural dos contaminantes presentes nos lixiviados. O adequado entendimento destes processos pode originar benefícios possíveis de serem aplicados em aterros antigos, novos ou naqueles que ainda serão concebidos. O presente estudo avaliou o comportamento e a atenuação de contaminantes dos líxiviados no solo, por meio de experimento desenvolvido em colunas de percolação e, para a avaliação da atenuação este teste é indicado por refletir as condições naturais e as características adsortivas do solo, propiciando uma melhor simulação da atenuação. O lixiviado e o solo utilizados neste experimento são provenientes do aterro sanitário de São Carlos - SP. O solo utilizado foi caracterizado quanto à composição física, química, biológica e mineralógica para verificar o transporte do percolado nas colunas e a interação solo-contaminante. Na área do aterro foram feitas perfurações, ensaios de condutividade hidráulica e avaliação da geologia local, para conhecimento das características físicas, químicas, biológicas, mineralógicas e geológicas do solo in situ. Este foi classificado como arenoso, apresentando características físicas e químicas que não se enquadram nos parâmetros adequados para sua utilização em áreas de disposição de resíduos sólidos urbanos, pois, a capacidade de troca de cátions, superfície específica, potencial hidrogeniônico e classe textural arenosa, evidenciam que este solo possui deficiente capacidade de retenção e imobilização de contaminantes. Além disso, pela observação in situ, constata-se que a área de disposição de resíduos sólidos de São Carlos esta situado sobre rochas da Formação Botucatu, sendo que a mineralogia do solo presente no local é composta de quartzo, caulinita, goethita, hematita, gibsita e ilita. O ensaio de condutividade hidráulica indicou que o solo presente na base do Aterro sanitário não atende a valor de permeabilidade exigida por norma, o que poderá permitir a infiltração de água da chuva, aumentando a produção do lixiviado e sua movimentação no perfil, podendo atingir as águas subterrâneas. Assim, foram traçadas curvas características do transporte de contaminantes nas amostras efluentes monitoradas durante o processo de percolação, coletadas a cada 0,25 volume de poros até atingir 10,0 volume de poros percolados. As curvas características do transporte de contaminantes traçadas apresentaram baixas concentrações de Chumbo, Cádmio, Ferro, Zinco, Manganês, Cálcio, Magnésio, Cobre, Cromo nas amostras fluentes. Já o Sódio, Potássio, Cloro, Níquel e Alumínio foram preferencialmente percolados com o lixiviado, evidenciando a variação da faixa de concentração de cada elemento no percolado. Os perfis de concentração dos metais pesados mostraram que existe uma frente de contaminação. As curvas de retenção de metais no solo mostraram que a preferência de sorção apresentada pelos solos nas colunas foi : Cobre > Cádmio > Cálcio > Zinco > Magnésio > Potássio > Manganês > Fósforo > Ferro > Níquel > Alumínio. Cujos valores retidos no solo das colunas podem estar evidenciando a capacidade deste solo em reter contaminantes.O solo em questão apresentou baixo potencial para retenção dos contaminantes presentes no lixiviado, classificado como arenoso e, com características químicas que não se enquadram nos parâmetros adequados para sua utilização em áreas de disposição de resíduos sólidos urbanos. / Recent studies had found the existence of processes that allow a natural attenuation of the leachates\'s cotaminants. An adequate understanding of these processes may originate benefits, that may be applied in ancient, new or to be created landfills. This work evaluated the contaminant\'s behavior and attenuation, contaminants existing in soil\'s leaching, throughout an experiment developed in percolation columns. This is the indicated examination for evaluate the attenuation, because it reflects soil\'s natural conditions and adsorptive characteristics, providing a better simulation of it\'s attenuation. The leachate and the soil used in this experiment came from Sao Carlos-SP landfill. The used soil has been characterized as its mineralogical\'s and physical chemical-biological\'s composition, looking for the percolated\'s transportation inside the columns, and for the interaction soil-contaminant. The landfill\'s area has been several times drilled, tested as it\'s hydraulic conductivity and assessment of local geology, in order to know the physical, chemical, biological, mineralogical and geological in situ soil\'s characteristics. This, has been classified as sandy, and, by presenting chemical characteristics that does not reach the adequated value for utilization on solid urban wastes, due to the values of CTC, SE, pH, and the textural sandy class, what shows a deficient buffering capacity in retaining and immobilisating contaminants. By observation in situ, has been found that Sao Carlos\'s solids disposal waste is located over rocks from the Botucatu formation, and the mineralogy of it is composed of quartz, caulinith, goethith, hematith, gibsith an ilith. The hydraulic conductivity test has indicated that the soil in the base of the sanitary landfill does not reaches the permeability values required by the standards, what may allow rain water\'s infiltration, and raises the amount of leachate and it\'s movement onto the ground, and even the leachete to reach the underground waters. So, has been drawn the characteristics curves of the contaminant\'s transportation in the effluents samples found during the percolation process, collected by every 0,25 VP until it reaches 10,0 VP percolated. The characteristical curves of the contaminant\'s transportation drawn showed low concentrations in the effluent samples of Lead, Cadmium, Iron, Zinc, Manganese, Calcium, Magnesium, Cooper, Chromium. Also, Sodium, Potassium, Chlorine, Nickel and Aluminium had been preferencially percolated within the leachate, what evidentiates the variation in the range of concentrations of every percolated element. The concentration profiles from heavy metal\'s had shown that there is a front of contamination. The retention curves from the soil\'s retaining metal showed that the preferency for the sorption was: Cooper > Cadmium > Calcium > Zinc > Magnesium > Potassium > Manganese > Phosphorus > Iron > Nickel > Aluminium, whose values may point the soil\'s ability in retaining contaminants. The studied soil has presented low potential in retain contaminants from the leachete, and is characterized as sandy, and it\'s chemical features shall not be framed according the standards parameters to be utilized in solid urban waste\'s disposal.

Os processos biológicos apresentam o menor custo de todas as técnicas atualmente aplicadas para o tratamento de lixiviados de aterros sanitários. Porém, eles não vêm demonstrando capacidade em degradar a matéria orgânica recalcitrante presente nesse tipo de água residuária. O presente estudo teve por objetivo avaliar a possibilidade da utilização de enzimas, que são largamente empregadas na indústria, como auxílio em tal remoção. Após a caracterização do lixiviado do aterro sanitário da cidade de Paulínia, verificou-se que o mesmo se encontrava em adiantada fase de biodegradação, com pH de 8,40 ± 0,14; baixa concentração de matéria orgânica facilmente biodegradável (DBO de 857 ± 475 mgO2/L) e altas concentrações de N-NH3(2343 ± 399 mg/L) e de Carbono Orgânico Total (2066 ± 746 mg/L). A investigação experimental foi realizada em duas etapas, empregandose um reator de lodo ativado em bateladas sequencial, com biomassa adaptada ao lixiviado. Na primeira etapa, utilizando o planejamento fatorial completo 2³, verificouse que aumentando o pH e diminuindo a concentração inicial de N-NH3 era possível evitar o acúmulo de nitrogênio amoniacal no sistema a partir da remoção total desse composto. Porém, a inibição às bactérias oxidantes da amônia não foi cessada, pois a eficiência de oxidação via biológica chegava no máximo a 49,1%, sendo os 50,9% restantes atribuídos à volatilização de nitrogênio amoniacal, que era intensificada com o aumento do pH. A segunda etapa teve por objetivo a remoção de matéria orgânica recalcitrante, medida como COT, presente no lixiviado de aterro sanitário, com a utilização da enzima lacase. Esta demonstrou uma expressiva capacidade de remoção de nitrito, de 127 mgNO2 -/L para menos que 0,1 mgNO2 -/L em 4 dias, e de COT, passando de 2333 mgC/L para 1400 mgC/L, ao ser utilizada sozinha, e de 1317 mgC/L para 174 mgC/L quando utilizada juntamente com bactérias heterotróficas. Ao final, observou-se remoções superiores a 99,9% de N-NH3 mantendo-se a concentração de OD=2,4 mg/L, pH=8,5 e concentração de N-NH3 inicial em torno de 270 mg/L. Remoções de 92,3% de nitrito e 40% de COT foram obtidas ao se adicionar a enzima ao efluente nitritado, porém foi observado um aumento na concentração de COT e de NKT após a inserção da solução enzimática, devido a uma alta concentração desses compostos na mesma. / The biological process is the one with the lowest cost of all the techniques currently used for the treatment of landfill leachate. However, it has not demonstrated ability to degrade recalcitrant organic matter present in this type of wastewater. This study aimed to evaluate the possibility of using enzymes, which are already used in industry, as an aid in such removal. After characterizing the Paulinia´s landfill leachate, wich was used in this study, it was found that it was in an advanced stage of degradation, with a pH of 8.40 ± 0.14; low concentration of readily biodegradable organic matter (BOD of 857 ± 475 mgO2/L) and high ammonia nitrogen (2343 ± 399 mgN/L) and Total Organic Carbon - TOC (2066 ± 746 mgC/L). The experimental research was conducted in two stages, using a sequential batch reactor with biomass adapted to the leachate. In the first step, using a full factorial design 2³, it was found that by increasing pH and decreasing the initial concentration of NH3-N is possible to avoid the accumulation of ammonia in the system by the total removal of that compound. However, the inhibition of ammonia oxidizing bacteria is not ceased. The biological pathway for oxidation efficiency reaches the maximum at 49.1%, with the remaining 50.9% being attributed to the volatilization of ammonia, which is enhanced with increasing pH. The second stage was aimed at removing recalcitrant organic matter, measured by the COT present in landfill leachate, with the use of laccase enzyme. The enzyme demonstrated a significant nitrite removal capacity, decreasing its concentration of 127 mgNO2 -/L to less than 0.1 mgNO2 -/L, and the TOC, from 2333 mgC/L to 1400 mgC/L in the same period time.

Landfills are potential sources for PFASs and treatment techniques for landfill leachate are urgently needed. Foam fractionation is an aeration technique which utilizes the tendency of PFASs to escape the liquid phase and build foam. The foam is harvested and with it the contamination. Landfill leachate from Hovgården, Uppsala Sweden contained PFASs of higher concentration than desired and investigations into whether foam fractionation could reduce PFASs amounts were initiated. Landfill leachate containing sum PFASs of 5500 ng/L on average were aerated in two different aeration foam collection pilot set-ups for the research. The pilot set-ups were divided into two models: a batch pilot and a continuous pilot. The batch pilot was run for 60 minutes testing parameters such as column volume, air flow rate, dilution and using additives as NaCl, FeCl3 and dish soap. The continuous pilot used contact times of 5, 10 and 20 minutes with constant air flow rate and column volume and no additives. All batch experiments showed reduced concentrations of PFASs, from 62 up to 91%, with an average sum PFASs removal efficiency of 77%. Air flow rates of 4 and 6 L/min were more effective than 2 L/min to reduce the amount of PFASs. Smaller volumes got higher removal efficiency. The dilution experiments showed mixed and somewhat contradictory results, where the nondiluted experiment had removal efficiency of sum PFASs of average 77% while the 50% diluted had an average sum PFASs removal efficiency of 84%. The experiment with the greatest dilution (75%) had the lowest average sum PFASs removal efficiency as suspected, at 68%. Regarding additives, the experiments with added 0.155 and 0.313% NaCl in the leachate were most effective at removing PFASs. The dish soap and FeCl3 additives also contributed to higher PFASs reduction. The experiment with the addition of dish soap had an average sum PFASs removal efficiency of 88% compared to 77% without additives, and the highest concentration of FeCl3 (0,09% of the leachate) had an average sum PFASs removal efficiency of 85%. All continuous experiments showed reduced reduced PFASs concentrations with sum PFASs removal efficiencies ranging from 72 up to 94%, with an average of 86%. The majority of the PFASs were reduced within the first time steps for all experiments, but for the last amount to be removed the contact time needed to be longer. The column contact time of 20 min had the highest average sum PFASs removal efficiency. The conclusion is that PFASs are reduced during the treatment in the pilots and that the reduction is dependent on the chain length and functional groups of the substances, and increased with additives and increased air flow rate. The volume treated and the concentration of raw water also influenced the removal efficiency.

The landfill leachate is commonly treated for non-biodegradable organic matters, ammonia and colour. Experimental investigations using polyaluminium chlorite (PAC) and UV/O3 have been conducted for the determination of optimal pH value, reaction time and PAC concentration for the removal of chemical oxygen demand (COD) and colour. In pre-treatment coagulation stages, the highest COD and colour removal efficiencies were observed at the concentration of PAC ≥ 3,000 mglG1 and pH values between 7 and 8. However, these experiments also indicated significant removal efficiency for PAC starting with concentrations of 1,500 mglG1. The efficiency of COD and colour removal were approximately 30% and 70%, respectively. Similar efficiencies have been observed also during the second treatment stage where UV/O3 processes were used to treat coagulated leachate. After UV/O3 application, the pH of leachate reached the optimum value of 7.5 whereas the highest COD and colour removal efficiency was 55% and 72%, respectively, and the optimal reaction time was achieved after 80 min. / Nước rỉ rác sinh ra từ bãi chôn lấp chất thải rắn cần được xử lý các thành phần chất hữu cơ khó phân hủy sinh học, xử lí amoni và độ màu. Một số kết quả thử nghiệm về xử lý COD và màu của nước rỉ rác bằng việc sử dụng phương pháp keo tụ với PAC và quá trình UV/O3 đã được thực hiện cùng với việc xác định các giá trị pH tối ưu, thời gian phản ứng và nồng độ PAC tối ưu. Hiệu suất xử lý cao nhất đạt được khi nồng độ của PAC ≥ 3.000 mg/l, pH trong khoảng từ 7 đển 8 trong giai đoạn tiền xử lý. Tuy nhiên, hiệu quả loại bỏ COD và màu bắt đầu tăng rõ khi nồng độ PAC từ 1.500 mg/l trở lên. Hiệu quả loại bỏ COD và màu tương ứng là khoảng 30% và 70%. Các giá trị pH này phù hợp cho quá trình phản ứng UV/O3 được sử dụng sau giai đoạn keo tụ. Sau quá trình xử lý bằng hệ UV/O3, pH của nước rỉ rác tối ưu được xác định là 7,5 (hiệu suất xử lý COD và màu cao nhất tương ứng là 55% và 72%), thời gian phản ứng tối ưu là 80 phút.

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Landfill leachate is considered as a complex wastewater with various organic and inorganic species which must meet strict discharge standards before its release. Due to such high concentration of diverse pollutants, leachate is low in biodegradation; therefore, a proper usage of physicochemical treatments is required. In this study, membrane distillation (MD) has been used along with Fenton treatment process for pre-coagulation to achieve an effective removal of contaminants. MD is a technology derived with vapor pressure difference across the hydrophobic membrane which traps the feed-wastewater vapor at the entrance of the hydrophobic side before permeation. In order to modify and assist in membrane technology's common drawback, which is dealing with foulants, Fenton oxidation is coupled in the leachate treatment process. Fenton is reserved to be the most effective for leachate treatment and is widely used due to its simple operation and low costs. Fenton oxidation was able to lessen the chemical oxygen demand (COD) concentration of leachate up to 55% while increasing the conductivity and reducing the concentration of NH4-N. The membrane flux and volume had a significant increase with a use of lower COD leachate after Fenton treatment coupled with MD. / Master of Science / Landfilling has been recognized as a principal disposal process of municipal solid wastes globally over the past decades, and this disposal method has been one of the leading concerns for a continuous production of landfill leachate. Leachate is considered as a complex wastewater with a variety of organic and inorganic species which must meet strict discharge standards before its release. Due to such high concentration of diverse pollutants, leachate is low in biodegradation; therefore, a proper usage of physicochemical treatments is required. In this study, membrane distillation (MD) has been used along with Fenton treatment process for pre-coagulation to achieve an effective removal of contaminants. MD is a technology derived with vapor pressure difference across the hydrophobic membrane which traps the feed-wastewater vapor at the entrance of the hydrophobic side before permeation. MD has several advantages which include reduced operating temperature compared to conventional distillation processes, fewer requirements of membrane cleaning, and lower operating hydraulic pressure than other conventional pressure-driven membrane processes such as reverse osmosis (RO). This technology has a common drawback along with other membrane-required technologies which is dealing with foulants. For a reduction in membrane fouling, Fenton oxidation is coupled in the leachate treatment process. Fenton is reserved to be the most effective for leachate treatment and is widely used due to its simple operation and low costs.

As microalgas têm sido objeto de diversos estudos visando-se à produção de biocombustíveis ou outros produtos de interesse dentro do conceito de biorrefinaria. Na produção de biocombustíveis, as microalgas têm sido utilizadas por apresentarem elevada produtividade em lipídeos e carboidratos. Para viabilização de seu uso como matéria prima, é fundamental o desenvolvimento de processos com elevada produção de biomassa. Os fatores que influenciam no crescimento e composição da biomassa microalgal incluem a seleção do biorreator, a concentração e natureza da fonte de nitrogênio e o tipo de cultivo com relação às fontes de carbono e energia (autotrófico, heterotrófico ou mixotrófico). Neste trabalho, a microalga Chlorella minutissima 26a foi cultivada em fotobiorreatores do tipo tanque de bolhas em modo batelada ou airlift de tubos concêntricos em modo contínuo. Em cultivo autotrófico, estes fotobiorreatores foram empregados para avaliação da influência da concentração de nitrato de sódio no meio de cultivo no crescimento microalgal, na composição química da biomassa e na produtividade em lipídeos, carboidratos, proteínas e biomassa seca. Foi analisado também o uso de lixiviado proveniente de aterro sanitário na composição do meio de cultivo em fotobiorreator airlift em processo mixotrófico contínuo, promovendo concomitante biorremediação do lixiviado empregado. Os resultados demonstraram que a concentração de nitrato no meio de cultivo influenciou o crescimento e a composição química da biomassa e, consequentemente, os valores de produtividade obtidos. Nos ensaios usando fotobiorreator de tanque de bolhas em batelada, a variação da concentração de nitrato de sódio no meio de 37,5 mg L-1 para 150 mg L-1 promoveu aumento da produtividade em lipídeos e carboidratos, com valores máximos de 105,2 ± 1,7 mg L-1 d-1 e 36,7 ± 0,6 mg L-1 d-1, respectivamente, obtidos com a maior concentração de nitrato avaliada. No cultivo usando o fotobiorreator airlift em processo contínuo, o aumento da concentração de nitrato de sódio de 75 mg L-1 para 225 mg L-1 resultou nos maiores valores de produtividade média no estado estacionário para biomassa, lipídeos, proteínas e carboidratos, os quais foram, respectivamente, de 188,6 ± 11.2 mg L-1 d-1, 92,8 ± 5,5 mg L-1 d-1, 37,7 ± 2,2 mg L-1 d-1 e 29,1 ± 1,7 mg L-1 d-1. Neste caso, quando a concentração de nitrato de sódio aumentou de 75 mg L-1 para 150 mg L-1, observou-se aumento no teor de lipídeos e redução no teor de carboidratos da biomassa, sem modificação composicional apreciável quando a concentração de nitrato de sódio foi elevada para 225 mg L-1. O emprego do lixiviado diluído como meio de cultivo da Chlorella minutissima 26a resultou em elevados valores de produtividade em lipídeos, carboidratos, proteínas e biomassa, correspondendo a valores máximos de 232,0 ± 7,6, 95,3 ± 5,2, 33,4 ± 2,1 e 69,2 ± 3,0 mg L-1 d-1, respectivamente, dependendo da concentração de lixiviado no meio. O cultivo microalgal em lixiviado diluído resultou ainda em remoção de até 92,8% da demanda química de oxigênio, 90,5% do carbono orgânico total e 100% do nitrato presente no meio. Além disso, metais presentes foram removidos do meio durante o cultivo, resultando na remoção de até 63%, 72%, 100% e 67% para Cr, Fe, Al e Ba, respectivamente. O fotobiorreator airlift de tubos concêntricos demonstrou grande potencial para o cultivo da microalga C. minutissima em processo contínuo, incluindo a possibilidade de uso de lixiviado diluído na composição do meio para cultivo mixotrófico com sua concomitante biorremediação. / Microalgae have been the subject of different studies aimed at the production of biofuels or other products of interest within the concept of biorefinery. In the production of biofuels, microalgae have been used because they present high productivity in lipids and carbohydrates. In order to enable its use as a raw material, the development of processes with high biomass production is fundamental. Variables influencing the growth and composition of microalgal biomass include the selection of the bioreactor, the concentration and kind of the nitrogen source and the type of cultivation with respect to carbon and energy sources (autotrophic, heterotrophic or mixotrophic). In this work, the microalgae Chlorella minutissima 26a was cultivated in photobioreactors of two different kinds: bubble tank in batch mode or airlift of concentric tubes in continuous mode. In autotrophic cultivation, these photobioreactors were used to evaluate the influence of sodium nitrate concentration in the culture medium on microalgal growth, chemical composition of biomass and productivity in lipids, carbohydrates, proteins and dry biomass. The use of landfill leachate was also analyzed as a component of the culture medium in continuous airlift photobioreactor in a mixotrophic process, promoting concomitant bioremediation of the used leachate. The results showed that the concentration of nitrate in the culture medium influenced the growth and chemical composition of the biomass and, consequently, the productivity values obtained. In the assays using batch bubble tank photobioreactor, the variation in the sodium nitrate concentration in the medium from 37.5 mg L-1 to 150 mg L-1 promoted an increase of the productivity in lipids and in carbohydrates, with maximum values of 105.2 ± 1.7 mg L-1 d-1 and 36.7 ± 0.6 mg L-1 d-1, respectively, obtained with the highest evaluated nitrate concentration. In the cultivation using continuous airlift photobioreactor, the increase in sodium nitrate concentration from 75 mg L-1 to 225 mg L-1 resulted in higher values of average productivity in steady-state for biomass, lipids, proteins and carbohydrates, which were, respectively, of 188.6 ± 11.2 mg L-1 d-1, 92.8 ± 5.5 mg L-1 d-1, 37.7 ± 2.2 mg L-1 d-1 and 29.1 ± 1.7 mg L-1 d-1. In this case, when the sodium nitrate concentration increased from 75 mg L-1 to 150 mg L-1, there was an increase in lipid and a reduction in the carbohydrate content of the biomass, with no appreciable compositional modification when the sodium nitrate concentration was increased to 225 mg L-1. The use of diluted leachate as a culture medium of Chlorella minutissima 26a resulted in high productivity values in lipids, carbohydrates, proteins and biomass, corresponding to maximum values of 232.0 ± 7.6, 95.3 ± 5.2, 33. 4 ± 2.1 and 69.2 ± 3.0 mg L-1 d-1, respectively, depending on the landfill leachate concentration in the medium. The microalgal cultivation in diluted leachate also resulted in the removal of up to 92.8% of the chemical oxygen demand, 90.5% of the total organic carbono and 100% of the nitrate present in the medium. In addition, present metals were uptake from the medium during cultivation, resulting in a removal of up to 63%, 72%, 100% and 67% for Cr, Fe, Al and Ba, respectively. The airlift photobioreactor of concentric tubes demonstrated great potential for the cultivation of C. minutissima microalgae in a continuous process, including the possibility of using landfill leachate diluted in the medium composition for mixotrophic cultivation with its concomitant bioremediation.

Aterro sanitário é uma forma de destinação final de resíduos sólidos que gera lixiviado durante e após sua operação. O lixiviado é um líquido de elevada carga orgânica e poder poluidor. A presente pesquisa objetivou estudar a remoção da matéria orgânica presente em lixiviado de aterro sanitário bruto ou pré-tratado por air-stripping por meio de processos oxidativos avançados. Avaliou-se a influência do pré-tratamento na eficiência da remoção de matéria orgânica, a possibilidade do uso do conceito de número médio de oxidação do carbono como indicativo de oxidação e a ocorrência de processos sinérgicos na remoção dos parâmetros DQO, COT e cor proveniente da aplicação combinada de oxidantes. Os tratamentos propostos foram: ozônio apenas, ozônio/peróxido de hidrogênio e peróxido de hidrogênio/radiação ultravioleta. As doses de ozônio variaram entre 0,5 e 6 g/L. As doses de peróxido de hidrogênio variaram entre 0,2 e 7,2 g/L. Os tempos de contato de radiação ultravioleta variaram entre 40 e 200 minutos. O pré-tratamento por air-stripping, que visava à remoção de amônia, reduzia carga orgânica e a cor do lixiviado. A eficiência de remoção da DQO e COT foi baixa para todos os tratamentos propostos, alcançando valor máximo de 44%. As baixas eficiências podem ser decorrentes das interferências causadas por alcalinidade, nitrogênio amoniacal e sólidos fixos. O tratamento baseado em ozônio apenas apresentou as maiores eficiências de remoção de matéria orgânica. A remoção de cor foi elevada em todos os tratamentos, e os melhores resultados foram no tratamento baseado em ozônio/peróxido de hidrogênio. O pré-tratamento não alterou significativamente a oxidação da matéria orgânica. O conceito de número médio de oxidação do carbono não foi adequado para a indicação do processo oxidativo. A limitação do uso desse conceito está relacionada, provavelmente, à presença de DQO referente a substâncias inorgânicas, compostos nitrogenados e clorados. O efeito sinérgico do uso combinado de oxidantes não é dominante para a remoção da DQO e COT, e é em se tratando da remoção de cor. / Sanitary landfills are a method for solid waste disposal that generates leachate when operating and after their closure. Leachate is a pollutant liquid with a high concentration of organic constituents. The aim of this study was the application of advanced oxidative processes for organic matter removal from raw and pre-treated leachate by air-stripping. This research evaluated the influence of pre-treatment on the organic matter removal efficiency; the possibility of using the concept of mean oxidation number of carbon, as indicative of organic matter oxidation; and the occurrence of synergic processes in the removal of COD, TOC and color, when combined oxidants were used. The proposed treatments were ozone only, ozone/hydrogen peroxide and hydrogen peroxide/ultraviolet radiation. Ozone concentrations varied from 0.5 to 6 g/L. Hydrogen peroxide concentrations varied from 0.2 to 7.2 g/L. Ultraviolet radiation contact time were between 40 and 200 minutes. Air-stripping pre-treatment, which aimed ammonia removal, caused organic and color reduction. The removal efficiency of COD and TOC was low for all treatments, reaching a maximum of 44%. The low efficiencies may result from interference caused by alkalinity, ammonia nitrogen and fixed solids. When ozone only was used, the highest organic matter removal efficiencies were achieved. Color removal was high for all the systems, and the best option for its removal was ozone/hydrogen peroxide system. The pre-treatment did not improve significantly the organic matter oxidation. The concept of mean oxidation number of carbon was not appropriate as indicator of oxidation process. The limitation of this concept is probably related to the presence of the inorganic COD, nitrogen and chlorine compounds. The synergic effect of combined oxidants was only dominant for color removal, which was not observed for COD and TOC removal.

As microalgas têm sido objeto de diversos estudos visando-se à produção de biocombustíveis ou outros produtos de interesse dentro do conceito de biorrefinaria. Na produção de biocombustíveis, as microalgas têm sido utilizadas por apresentarem elevada produtividade em lipídeos e carboidratos. Para viabilização de seu uso como matéria prima, é fundamental o desenvolvimento de processos com elevada produção de biomassa. Os fatores que influenciam no crescimento e composição da biomassa microalgal incluem a seleção do biorreator, a concentração e natureza da fonte de nitrogênio e o tipo de cultivo com relação às fontes de carbono e energia (autotrófico, heterotrófico ou mixotrófico). Neste trabalho, a microalga Chlorella minutissima 26a foi cultivada em fotobiorreatores do tipo tanque de bolhas em modo batelada ou airlift de tubos concêntricos em modo contínuo. Em cultivo autotrófico, estes fotobiorreatores foram empregados para avaliação da influência da concentração de nitrato de sódio no meio de cultivo no crescimento microalgal, na composição química da biomassa e na produtividade em lipídeos, carboidratos, proteínas e biomassa seca. Foi analisado também o uso de lixiviado proveniente de aterro sanitário na composição do meio de cultivo em fotobiorreator airlift em processo mixotrófico contínuo, promovendo concomitante biorremediação do lixiviado empregado. Os resultados demonstraram que a concentração de nitrato no meio de cultivo influenciou o crescimento e a composição química da biomassa e, consequentemente, os valores de produtividade obtidos. Nos ensaios usando fotobiorreator de tanque de bolhas em batelada, a variação da concentração de nitrato de sódio no meio de 37,5 mg L-1 para 150 mg L-1 promoveu aumento da produtividade em lipídeos e carboidratos, com valores máximos de 105,2 ± 1,7 mg L-1 d-1 e 36,7 ± 0,6 mg L-1 d-1, respectivamente, obtidos com a maior concentração de nitrato avaliada. No cultivo usando o fotobiorreator airlift em processo contínuo, o aumento da concentração de nitrato de sódio de 75 mg L-1 para 225 mg L-1 resultou nos maiores valores de produtividade média no estado estacionário para biomassa, lipídeos, proteínas e carboidratos, os quais foram, respectivamente, de 188,6 ± 11.2 mg L-1 d-1, 92,8 ± 5,5 mg L-1 d-1, 37,7 ± 2,2 mg L-1 d-1 e 29,1 ± 1,7 mg L-1 d-1. Neste caso, quando a concentração de nitrato de sódio aumentou de 75 mg L-1 para 150 mg L-1, observou-se aumento no teor de lipídeos e redução no teor de carboidratos da biomassa, sem modificação composicional apreciável quando a concentração de nitrato de sódio foi elevada para 225 mg L-1. O emprego do lixiviado diluído como meio de cultivo da Chlorella minutissima 26a resultou em elevados valores de produtividade em lipídeos, carboidratos, proteínas e biomassa, correspondendo a valores máximos de 232,0 ± 7,6, 95,3 ± 5,2, 33,4 ± 2,1 e 69,2 ± 3,0 mg L-1 d-1, respectivamente, dependendo da concentração de lixiviado no meio. O cultivo microalgal em lixiviado diluído resultou ainda em remoção de até 92,8% da demanda química de oxigênio, 90,5% do carbono orgânico total e 100% do nitrato presente no meio. Além disso, metais presentes foram removidos do meio durante o cultivo, resultando na remoção de até 63%, 72%, 100% e 67% para Cr, Fe, Al e Ba, respectivamente. O fotobiorreator airlift de tubos concêntricos demonstrou grande potencial para o cultivo da microalga C. minutissima em processo contínuo, incluindo a possibilidade de uso de lixiviado diluído na composição do meio para cultivo mixotrófico com sua concomitante biorremediação. / Microalgae have been the subject of different studies aimed at the production of biofuels or other products of interest within the concept of biorefinery. In the production of biofuels, microalgae have been used because they present high productivity in lipids and carbohydrates. In order to enable its use as a raw material, the development of processes with high biomass production is fundamental. Variables influencing the growth and composition of microalgal biomass include the selection of the bioreactor, the concentration and kind of the nitrogen source and the type of cultivation with respect to carbon and energy sources (autotrophic, heterotrophic or mixotrophic). In this work, the microalgae Chlorella minutissima 26a was cultivated in photobioreactors of two different kinds: bubble tank in batch mode or airlift of concentric tubes in continuous mode. In autotrophic cultivation, these photobioreactors were used to evaluate the influence of sodium nitrate concentration in the culture medium on microalgal growth, chemical composition of biomass and productivity in lipids, carbohydrates, proteins and dry biomass. The use of landfill leachate was also analyzed as a component of the culture medium in continuous airlift photobioreactor in a mixotrophic process, promoting concomitant bioremediation of the used leachate. The results showed that the concentration of nitrate in the culture medium influenced the growth and chemical composition of the biomass and, consequently, the productivity values obtained. In the assays using batch bubble tank photobioreactor, the variation in the sodium nitrate concentration in the medium from 37.5 mg L-1 to 150 mg L-1 promoted an increase of the productivity in lipids and in carbohydrates, with maximum values of 105.2 ± 1.7 mg L-1 d-1 and 36.7 ± 0.6 mg L-1 d-1, respectively, obtained with the highest evaluated nitrate concentration. In the cultivation using continuous airlift photobioreactor, the increase in sodium nitrate concentration from 75 mg L-1 to 225 mg L-1 resulted in higher values of average productivity in steady-state for biomass, lipids, proteins and carbohydrates, which were, respectively, of 188.6 ± 11.2 mg L-1 d-1, 92.8 ± 5.5 mg L-1 d-1, 37.7 ± 2.2 mg L-1 d-1 and 29.1 ± 1.7 mg L-1 d-1. In this case, when the sodium nitrate concentration increased from 75 mg L-1 to 150 mg L-1, there was an increase in lipid and a reduction in the carbohydrate content of the biomass, with no appreciable compositional modification when the sodium nitrate concentration was increased to 225 mg L-1. The use of diluted leachate as a culture medium of Chlorella minutissima 26a resulted in high productivity values in lipids, carbohydrates, proteins and biomass, corresponding to maximum values of 232.0 ± 7.6, 95.3 ± 5.2, 33. 4 ± 2.1 and 69.2 ± 3.0 mg L-1 d-1, respectively, depending on the landfill leachate concentration in the medium. The microalgal cultivation in diluted leachate also resulted in the removal of up to 92.8% of the chemical oxygen demand, 90.5% of the total organic carbono and 100% of the nitrate present in the medium. In addition, present metals were uptake from the medium during cultivation, resulting in a removal of up to 63%, 72%, 100% and 67% for Cr, Fe, Al and Ba, respectively. The airlift photobioreactor of concentric tubes demonstrated great potential for the cultivation of C. minutissima microalgae in a continuous process, including the possibility of using landfill leachate diluted in the medium composition for mixotrophic cultivation with its concomitant bioremediation.