Tese de mestrado integrado. Engenharia Química. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Tese de doutoramento. Engenharia Química e Biológica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Os dejetos suínos são caracterizados pelo elevado teor de sólidos, matéria orgânica, nutrientes (nitrogênio e fósforo), substâncias patogênicas, cor e odor, e, desta forma, se não forem corretamente tratados, tornam-se um poderoso poluidor ambiental e podendo acarretar risco potencial à saúde humana e ao meio ambiente. Neste contexto, surgem os chamados Processos Oxidativos Avançados (POA), que são métodos eficientes para a degradação de compostos orgânicos. No presente trabalho foi empregado um processo híbrido (físico e químico), principalmente a utilização da ozonização, potencializando o processo de tratamento com outros reagentes relevantes no tratamento de águas residuárias de suinocultura do Instituto Federal do Rio de Janeiro (IFRJ), campus Pinheiral-RJ. A caracterização do efluente de suinocultura in natura, pré-tratado e tratado foi realizada empregando-se métodos consolidados [DQO, COT, DBO5, surfactantes aniônicos, óleos e graxas, fenol, peróxido de hidrogênio, Nitrogênio (orgânico), Sólidos (ST, STV e STF) e elementos metálicos]. Primeiramente, somente processos químicos exploratórios de ozonização (sem e com Fe2+) foi testado e, devido à pouca eficiência deste tratamento (25,3 % e 21,1 % para COT e DQO, respectivamente), foi necessário um pré-tratamento físico-químico por meio da ozonização com cal hidratada, avaliando fatores como quantidade de cal, quantidade de floculante polimérico e tempo reacional, com resultados de 43,7 % para COT e 42,9 % para DQO. Posteriormente, o sobrenadante deste pré-tratamento (O3 + cal) foi usado em novos experimentos utilizando o processo de ozonização combinado com Fenton partindo do efluente pré-tratado, resultando na redução de 95,6 %, para COT, e 96,3 % para DQO, comparados com o efluente pré-tratado com ozônio e cal. A estimativa de custos operacionais e reacionais para o tratamento combinado (POA com Cal/POA com Fenton) totalizou em R$ 0,1016 por litro de efluente tratado. Também, os resíduos provenientes dos tratamentos POA com cal e POA com Fenton mostraram-se ser potenciais fertilizantes nos testes preliminares seguindo as normas da EMBRAPA, sendo testados para o solo Argissolo e para a espécie de planta Schinus molle. Após um período de 60 dias, visualmente as plantas com as presenças do fertilizante de Cal e fertilizante Cal + Ferro apresentaram maior crescimento. / Swine manure is characterized by high solids content, organic matter, nutrientes (nitrogen and phosphorus), pathogenic substances, color and odor. If not properly treated, they become a powerful environmental polluter and may result in a potential risk to human health and the environment. In this context, arise the Advanced Oxidation Processes (POAs), which are efficient methods for the degradation of organic compounds. In the present work a hybrid process (physical and chemical) was employed, mainly the use of ozonation, potentiating the treatment process with factors of greater relevance in the treatment of swine wastewater of Instituto Federal do Rio de Janeiro (IFRJ), campus Pinheiral-RJ. The in natura and treated swine effluent characterization was carried out using consolidated methods [COD, COT, BOD5, anionic surfactants, oils and greases, phenol, hydrogen peroxide, Nitrogen (organic), Solids (ST, STV and STF) and metal elements]. First, only ozonation chemical processes (without and with Fe2+) were tested and, due to the low efficiency of this treatment (25.3% and 21.1% for TOC and COD, respectively). It was necessary a physical-chemical pretreatment using ozonation with hydrated lime evaluating factors such as amount of lime, amount of polymeric flocculant and reaction time, with results of 43.7% for TOC and 42.9% for COD. Afterwards, the supernatant from this pretreatment (O3 + lime) was used in new experiments using the ozonation process combined with Fenton starting from the pretreated effluent, resulting in reductions of 95.6% for TOC and 96.3% for COD, compared to the effluent pretreated with ozone and lime. The estimate of operational and reactional costs for the combined treatment (POA with Lime/POA with Fenton) totaled R$ 0.1016 per liter of treated effluent. In addition, the residues from the POA with Lime and POA with Fenton treatments proved to be potential fertilizers in the preliminary tests following EMBRAPA standards, being tested for the Argissolo soil and for the Schinus molle plant species. After a period of 60 days, visually the plants with the presence of Lime fertilizer and Lime + Iron fertilizer showed higher growth.

Os efluentes de lavanderia hospitalar representam uma mistura complexa de produtos químicos, matéria orgânica, medicamentos e seus metabólitos e microrganismos patogênicos. Para tanto, a inadequação no tratamento ou a falta de tratamento deste efluente acarreta risco potencial à saúde humana e ao meio ambiente. Neste contexto, surgem os chamados Processos Oxidativos Avançados (POAs), que são métodos eficientes para a degradação de compostos orgânicos. Nesse sentido, o presente trabalho de pesquisa teve como objetivo avaliar a potencialidade da combinação dos processos de ozonização catalítica e Fenton na degradação de poluentes do efluente de lavanderia hospitalar proveniente da indústria Lavebras Higienização de Têxteis S/A. A caracterização do efluente de lavanderia hospitalar in natura foi realizada empregando-se métodos consolidados como DQO, COT, DBO5, surfactantes aniônicos, fenol, peróxido de hidrogênio, Sólidos (ST, STV e STF), entre outros. Para a otimização das variáveis e dos respectivos níveis dos processos oxidativos foi realizado o planejamento estatístico completo do tipo 23, sendo determinado as melhores condições entre as concentrações catalíticas de Fe+2 e do agente oxidante de H2O2, além das condições de pH do meio reacional, tendo como variáveis resposta os percentuais de redução de DQO e COT. Os resultados obtidos mostraram-se promissores, sendo que a redução média de COT com 95,24 % e de DQO com 95,00 % para os ensaios com as variáveis da reação otimizada, com o custo no valor de R$ 0,09 / L de efluente. Após o processo de ozonização e Fenton, a amostra do melhor experimento: concentração de Fe2+ 2,0 g L-1, concentração de H2O2 5,0 g L-1 e pH 4,0; foi tratado por um processo biológico - Sistema Lodo Ativado (SLA), a fim de verificar a eficiência de degradação da matéria orgânica do efluente estudado através do sistema conjugado (POA - SLA). Neste teste combinado POA - SLA foi possível atender às características de águas para fins de reuso. / Hospital laundry wastewater represent a complex mixture of chemicals, organic matter, drugs and their metabolites and pathogenic microorganisms. To this end, inadequate treatment or lack of treatment of this effluent carries potential risk to human health and the environment. In this context, the so called advanced oxidation processes (AOPs) arise, which are extremely effective methods for degrading organic compounds. In this sense, this research was to evaluate the potential of the combination of catalytic ozonization processes and Fenton in pollutant degradation of hospital laundry effluent from the Lavebras Hygiene industry Textiles S/A. The characterization of the hospital laundry efluente in natura was performed by using optimized methods such as COD, TOC, BOD5, anionic surfactants, oils and grease, phenol, hydrogen peroxide, Solid (TS, FTS and VTS), among others. For the optimization of the variables and respective levels of the oxidative processes was performed complete statistical design of the type 23, it is determined the best conditions of the catalytic concentration of Fe+2 and of the oxidizing agente H2O2, in addition to the pH condictions of the reaction medium, with a response factor of COD and COT reduction. The results obtained were promising, with the average reduction of 95.24% COT and COD with 95.00% for the tests with the optimized reaction variables, with a cost of R $ 0.09 / L of effluent. After the ozone and Fenton processes, the best experiment sample: concentration of Fe2+ 2.0 g L-1, concentration of H2O2 5.0 g L-1 and pH 4.0; was treated by a biological process - Activated Sludge System (ASS), in order to verify the degradation efficiency of the organic matter of the studied effluent through the conjugated system (APO - ASS). In this combined APO - ASS test it was possible to meet the water characteristics for reuse purposes.

Os efluentes de lavanderia hospitalar representam uma mistura complexa de produtos químicos, matéria orgânica, medicamentos e seus metabólitos e microrganismos patogênicos. Para tanto, a inadequação no tratamento ou a falta de tratamento deste efluente acarreta risco potencial à saúde humana e ao meio ambiente. Neste contexto, surgem os chamados Processos Oxidativos Avançados (POAs), que são métodos eficientes para a degradação de compostos orgânicos. Nesse sentido, o presente trabalho de pesquisa teve como objetivo avaliar a potencialidade da combinação dos processos de ozonização catalítica e Fenton na degradação de poluentes do efluente de lavanderia hospitalar proveniente da indústria Lavebras Higienização de Têxteis S/A. A caracterização do efluente de lavanderia hospitalar in natura foi realizada empregando-se métodos consolidados como DQO, COT, DBO5, surfactantes aniônicos, fenol, peróxido de hidrogênio, Sólidos (ST, STV e STF), entre outros. Para a otimização das variáveis e dos respectivos níveis dos processos oxidativos foi realizado o planejamento estatístico completo do tipo 23, sendo determinado as melhores condições entre as concentrações catalíticas de Fe+2 e do agente oxidante de H2O2, além das condições de pH do meio reacional, tendo como variáveis resposta os percentuais de redução de DQO e COT. Os resultados obtidos mostraram-se promissores, sendo que a redução média de COT com 95,24 % e de DQO com 95,00 % para os ensaios com as variáveis da reação otimizada, com o custo no valor de R$ 0,09 / L de efluente. Após o processo de ozonização e Fenton, a amostra do melhor experimento: concentração de Fe2+ 2,0 g L-1, concentração de H2O2 5,0 g L-1 e pH 4,0; foi tratado por um processo biológico - Sistema Lodo Ativado (SLA), a fim de verificar a eficiência de degradação da matéria orgânica do efluente estudado através do sistema conjugado (POA - SLA). Neste teste combinado POA - SLA foi possível atender às características de águas para fins de reuso. / Hospital laundry wastewater represent a complex mixture of chemicals, organic matter, drugs and their metabolites and pathogenic microorganisms. To this end, inadequate treatment or lack of treatment of this effluent carries potential risk to human health and the environment. In this context, the so called advanced oxidation processes (AOPs) arise, which are extremely effective methods for degrading organic compounds. In this sense, this research was to evaluate the potential of the combination of catalytic ozonization processes and Fenton in pollutant degradation of hospital laundry effluent from the Lavebras Hygiene industry Textiles S/A. The characterization of the hospital laundry efluente in natura was performed by using optimized methods such as COD, TOC, BOD5, anionic surfactants, oils and grease, phenol, hydrogen peroxide, Solid (TS, FTS and VTS), among others. For the optimization of the variables and respective levels of the oxidative processes was performed complete statistical design of the type 23, it is determined the best conditions of the catalytic concentration of Fe+2 and of the oxidizing agente H2O2, in addition to the pH condictions of the reaction medium, with a response factor of COD and COT reduction. The results obtained were promising, with the average reduction of 95.24% COT and COD with 95.00% for the tests with the optimized reaction variables, with a cost of R $ 0.09 / L of effluent. After the ozone and Fenton processes, the best experiment sample: concentration of Fe2+ 2.0 g L-1, concentration of H2O2 5.0 g L-1 and pH 4.0; was treated by a biological process - Activated Sludge System (ASS), in order to verify the degradation efficiency of the organic matter of the studied effluent through the conjugated system (APO - ASS). In this combined APO - ASS test it was possible to meet the water characteristics for reuse purposes.

O chorume é um líquido produzido na decomposição dos resíduos sólidos e apresenta riscos ambientais, devido à variedade de substancias poluentes presentes na matriz. O chorume in natura utilizado neste trabalho foi proveniente do aterro sanitário de Cachoeira Paulista - SP, sendo caracterizado com elevadas concentrações de COT (1233,33 mgL-1), DQO (3565,0 mgL-1) e DBO5/DQO = 0,099. Diante da baixa biodegradabilidade do chorume (DBO5/DQO < 0,2), utilizou-se a ozonização catalítica, em presença de ferro, em sistema contínuo, como uma alternativa para viabilizar o tratamento deste efluente. Diversas configurações de reatores foram avaliadas, sendo utilizados, inicialmente, reatores contínuos rudimentares (PVC). As avaliações reacionais e operacionais dos protótipos possibilitaram a elaboração de um reator construído com bases conceituais de engenharia, confeccionado em vidro borosilicato, e em dois módulos: o corpo do reator com duas entradas, sendo uma de alimentação, localizada acima, e a outra de introdução de ozônio, que foi feita por meio de um difusor de vidro sinterizado na base do reator. O segundo módulo foi feito para garantir que a espuma formada durante a reação fosse eliminada pela quebra da tensão através de ar comprimido, retornando-a, sob a forma líquida, ao sistema. As avaliações iniciais da ozonização catalítica do chorume in natura, para a verificação da potencialidade deste tratamento, foram realizadas sem o uso de um planejamento experimental, sendo o melhor resultado obtido na ordem de 72,64 % para a redução de COT. Após a seleção do reator de ozonização para o processo contínuo e a escolha do íon ferroso como catalisador, foi elaborado um planejamento fatorial fracionado (24-1) para avaliação das variáveis (potência, vazão de saída do reator, concentração de Fe2+, pH), no qual, o melhor resultado para a redução de COT foi de 59,38%. Este desempenho inferior para a redução de COT pode ser atribuído à substituição do gás de oxigênio puro por ar comprimido, reduzindo a vazão mássica de ozônio disponível para o tratamento. Entretanto, este processo pode ser viabilizado no tratamento prévio do chorume, pois a ozonização proporcionou uma elevada redução de DQO na ordem de 82,3 % e um aumento de 74,4% na biodegradabilidade (DBO5/DQO = 0,389) do chorume, podendo torná-lo potencialmente tratável por processos convencionais. / Leachate is a liquid produced in the decomposition of solid waste and presents environmental risks due to the variety of polluting substances existing in the matrix. The in natura leachate used in this work was from the landfill of the city Cachoeira Paulista in the state of São Paulo, which was characterized with high concentrations of TOC (1233.33 mgL-1) COD (3565.0 mg.L-1) and BOD5/COD = 0.099. Due to the low biodegradability of leachate (BOD5/COD < 0.2), the catalytic ozonation in the presence of iron in a continuous system was used as a viable alternative for the treatment of this effluent. Several configurations of reactors were evaluated, and, initially, rudimentary continuous reactors (PVC) were used. The reactional and operational evaluations of the prototypes enabled the creation of a reactor built on conceptual foundations of engineering, that was made of borosilicate glass, and in two modules: the body of the reactor with two entries, one for feeding, located above, and the other one for ozone introduction, made through a sintered glass diffuser at the bottom of the reactor. The second module was made to ensure that the foam formed during the reaction is eliminated by breaking the tension via compressed air, returning it, in liquid form, to the system. Initial assessments of the catalytic ozonation of the in natura leachate, to verify the potential of this treatment, were performed without the use of an experimental design, and the best result obtained was to reduce TOC on about 72.64 %. After selecting the ozonation reactor for continuous process and choosing ferrous ion as catalyst, a fractional factorial design (24-1) was prepared to evaluation the selected variables (potency, output flow of reactor, Fe2+ concentration, pH) in which the best result for the TOC reduction was 59.38%. This inferior performance for the TOC reduction can be associated to the replacement of pure oxygen gas by compressed air, reducing the ozone mass flow available to the treatment. However, this process can be made possible in the pretreatment of leachate, because the ozonation provided a high reduction of COD on about 82.3% and an increase of 74.4% on the biodegradability (BOD5/COD = 0.389) of leachate, and that can make it potentially treatable by conventional methods.

A decomposição dos resíduos sólidos dispostos em aterro sanitário produz um líquido denominado chorume, o qual apresenta altos teores de poluentes. A caracterização do chorume do aterro sanitário de Cachoeira Paulista-SP, conforme os parâmetros de descarte, comprovam a presença de contaminantes tais como DQO (3596 mg L-1), COT (1773 mg L-1), nitrogênio amoniacal (1496 mg L-1), nitrogênio orgânico (49 mg L-1) e fenol (162 mg L-1). Após aprovada a Política Nacional de Resíduos Sólidos, a legislação aumenta a fiscalização e o controle da disposição e destinação adequada de resíduos sólidos urbanos e, desta forma, a sociedade moderna passou a necessitar de processos capazes de tratar tal lixiviado. As indústrias metalúrgicas, ao executarem técnicas de proteção de superfícies metálicas, produzem um rejeito industrial denominado de borra de fosfato. Nesta perspectiva, este trabalho visou o reuso deste rejeito devido à presença de metais de transição (catalisador na ozonização catalítica) e de fosfato (reagente de precipitação de amônia) para o processo de degradação do chorume. O objetivo desse reagente residual é proporcionar uma redução no custo do processo de tratamento, aplicar uma destinação para tal rejeito e ainda, talvez, reduzir a toxicidade do chorume para o devido descarte ou pré-tratamento. O experimento com 60 minutos, pH 2,5, 90 g L-1 de borra in natura e 3 L de chorume obteve redução de 15,41% de DQO. O mesmo experimento, exceto o fosfato, usando reagentes de sulfato de ferro, zinco e manganês obteve 57,5% de DQO. Isso comprovou o efeito negativo do íon fosfato, pelo sequestro de radical hidroxila, na ozonização catalítica em média de 40% na redução de DQO. Uma metodologia foi desenvolvida para separar o fosfato dos demais íons metálicos, através de dois processos (ácido sulfúrico e ácido clorídrico) para obter dois produtos (borra em pó com a presença dos metais de interesse e solução alcalina concentrada de fosfato). A ozonização catalítica da borra em pó foi avaliada em planejamento fatorial 23 com ponto central, cuja maior degradação foi em 90 minutos e pH 4, quando realizada com borra em pó sulfúrica (4,2 g L-1) obteve uma redução média de 59,09% COT (R$ 0,101 por litro) e com borra em pó clorídrica (4,75 g L-1) de 65,52% COT (R$ 0,100 por litro). Nestes tratados, um fatorial 22 com ponto central, foi usado na avaliação de precipitação da estruvita, o qual comprovou-se que a remoção de amônia é melhor em pH 12, diferente da literatura (pH 9,5), e quando executadas com prévio tratamento físico-químico (remoção dos catalisadores da ozonização), devido a menor interação no meio reacional. Nestas condições, com solução alcalina de fosfato (sulfúrica) em 20 minutos obteve redução de 96,74% de N-NH3 (R$ 0,365 por litro) e com solução alcalina de fosfato (clorídrica) em 10 minutos uma redução de 94,71% de N-NH3 (R$ 0,305 por litro). Isso demonstra o uso potencial desse rejeito no tratamento de chorume, ao tratar dois passivos ambientais e minimizar impactos ambientais antropogênicos, além da possível aplicação produção de fertilizante. / The decomposition of solid waste present in landfill produces the landfill leachate, which has high levels of pollutants. The characterization of the landfill leachate from Cachoeira Paulista - SP, according the discard parameters, proves the presence of contaminants due to high level of COD (3596 mg L-1), TOC (1773 mg L-1), ammonia nitrogen (1496 mg L-1), organic nitrogen (49 mg L-1) and phenol (162 mg L-1). After National Solid Waste Policy approval, the legislation increases the supervision and control of the proper disposal of solid waste, so the modern society began to require processes able to treat such leachate. Metallurgical industries do the metal surfaces protection techniques and produce an industrial waste of phosphate sludge. In this perspective, the aim of this study comprehends the reuse of metallurgical waste due to the presence of transition metals (catalyzer in ozonation) and phosphate (ammonia precipitation reagent) for the degradation process. The objective of this residual reagent is induce a reduction in the cost of the treatment process, apply a proper disposal for metallurgical waste and, perhaps, reduce the toxicity of landfill leachate to discard or pre-treatment. The experiment with 60 minutes, pH 2.5, 90 g L-1 sludge waste in natura and 3 L of landfill leachate obtained 15.41% reduction in COD. The same experiment, except the phosphate, using iron, zinc and manganese sulfate reagents reached 57.5% of the COD. This proved the negative effect of phosphate ion, the scavenger of hydroxyl radical in the catalytic ozonation around 40% reduction of COD. A method had been developed to separate phosphate from other metal ions, through two processes (hydrochloric acid and sulfuric acid) to obtain two products (phosphate sludge powder with metals of interest and phosphate concentrated alkaline solution). The catalytic ozonation of sludge powder was evaluated in 23 factorial design with central point, and the better degradation was obtained in 90 minutes and pH 4, when performed with sludge powder sulfuric (4.2 g L-1) had an average reduction of 59.09% TOC (R$ 0,101 per liter) and with sludge powder hydrochloric (4.75 g L-1) 65.52% TOC (R$ 0,100 per liter). In landfill leachate treated, a 22 factorial design with center point was used in the precipitation evaluation of struvite, which proved that the ammonia removal is better at pH 12, different from the literature (pH 9.5), and when performed after to physico-chemical treatment (removal of catalyzer of ozonation) due to the less interaction in the reaction. In these adjust conditions, with phosphate alkaline solution (sulfuric) was obtained in 20 minutes 96.74% of reduction of N-NH3 (R$ 0,365 per liter) and phosphate alkaline solution (hydrochloric) in 10 minutes a decrease of 94.71% N-NH3 (R$ 0,305 per liter). This result demonstrates the potential use of this waste in the treatment of landfill leachate, treat two contaminants and minimize anthropogenic environmental impacts, as well as possible application of struvite on fertilizer production.

O chorume é um líquido produzido na decomposição dos resíduos sólidos e apresenta riscos ambientais, devido à variedade de substancias poluentes presentes na matriz. O chorume in natura utilizado neste trabalho foi proveniente do aterro sanitário de Cachoeira Paulista - SP, sendo caracterizado com elevadas concentrações de COT (1233,33 mgL-1), DQO (3565,0 mgL-1) e DBO5/DQO = 0,099. Diante da baixa biodegradabilidade do chorume (DBO5/DQO < 0,2), utilizou-se a ozonização catalítica, em presença de ferro, em sistema contínuo, como uma alternativa para viabilizar o tratamento deste efluente. Diversas configurações de reatores foram avaliadas, sendo utilizados, inicialmente, reatores contínuos rudimentares (PVC). As avaliações reacionais e operacionais dos protótipos possibilitaram a elaboração de um reator construído com bases conceituais de engenharia, confeccionado em vidro borosilicato, e em dois módulos: o corpo do reator com duas entradas, sendo uma de alimentação, localizada acima, e a outra de introdução de ozônio, que foi feita por meio de um difusor de vidro sinterizado na base do reator. O segundo módulo foi feito para garantir que a espuma formada durante a reação fosse eliminada pela quebra da tensão através de ar comprimido, retornando-a, sob a forma líquida, ao sistema. As avaliações iniciais da ozonização catalítica do chorume in natura, para a verificação da potencialidade deste tratamento, foram realizadas sem o uso de um planejamento experimental, sendo o melhor resultado obtido na ordem de 72,64 % para a redução de COT. Após a seleção do reator de ozonização para o processo contínuo e a escolha do íon ferroso como catalisador, foi elaborado um planejamento fatorial fracionado (24-1) para avaliação das variáveis (potência, vazão de saída do reator, concentração de Fe2+, pH), no qual, o melhor resultado para a redução de COT foi de 59,38%. Este desempenho inferior para a redução de COT pode ser atribuído à substituição do gás de oxigênio puro por ar comprimido, reduzindo a vazão mássica de ozônio disponível para o tratamento. Entretanto, este processo pode ser viabilizado no tratamento prévio do chorume, pois a ozonização proporcionou uma elevada redução de DQO na ordem de 82,3 % e um aumento de 74,4% na biodegradabilidade (DBO5/DQO = 0,389) do chorume, podendo torná-lo potencialmente tratável por processos convencionais. / Leachate is a liquid produced in the decomposition of solid waste and presents environmental risks due to the variety of polluting substances existing in the matrix. The in natura leachate used in this work was from the landfill of the city Cachoeira Paulista in the state of São Paulo, which was characterized with high concentrations of TOC (1233.33 mgL-1) COD (3565.0 mg.L-1) and BOD5/COD = 0.099. Due to the low biodegradability of leachate (BOD5/COD < 0.2), the catalytic ozonation in the presence of iron in a continuous system was used as a viable alternative for the treatment of this effluent. Several configurations of reactors were evaluated, and, initially, rudimentary continuous reactors (PVC) were used. The reactional and operational evaluations of the prototypes enabled the creation of a reactor built on conceptual foundations of engineering, that was made of borosilicate glass, and in two modules: the body of the reactor with two entries, one for feeding, located above, and the other one for ozone introduction, made through a sintered glass diffuser at the bottom of the reactor. The second module was made to ensure that the foam formed during the reaction is eliminated by breaking the tension via compressed air, returning it, in liquid form, to the system. Initial assessments of the catalytic ozonation of the in natura leachate, to verify the potential of this treatment, were performed without the use of an experimental design, and the best result obtained was to reduce TOC on about 72.64 %. After selecting the ozonation reactor for continuous process and choosing ferrous ion as catalyst, a fractional factorial design (24-1) was prepared to evaluation the selected variables (potency, output flow of reactor, Fe2+ concentration, pH) in which the best result for the TOC reduction was 59.38%. This inferior performance for the TOC reduction can be associated to the replacement of pure oxygen gas by compressed air, reducing the ozone mass flow available to the treatment. However, this process can be made possible in the pretreatment of leachate, because the ozonation provided a high reduction of COD on about 82.3% and an increase of 74.4% on the biodegradability (BOD5/COD = 0.389) of leachate, and that can make it potentially treatable by conventional methods.

A decomposição dos resíduos sólidos dispostos em aterro sanitário produz um líquido denominado chorume, o qual apresenta altos teores de poluentes. A caracterização do chorume do aterro sanitário de Cachoeira Paulista-SP, conforme os parâmetros de descarte, comprovam a presença de contaminantes tais como DQO (3596 mg L-1), COT (1773 mg L-1), nitrogênio amoniacal (1496 mg L-1), nitrogênio orgânico (49 mg L-1) e fenol (162 mg L-1). Após aprovada a Política Nacional de Resíduos Sólidos, a legislação aumenta a fiscalização e o controle da disposição e destinação adequada de resíduos sólidos urbanos e, desta forma, a sociedade moderna passou a necessitar de processos capazes de tratar tal lixiviado. As indústrias metalúrgicas, ao executarem técnicas de proteção de superfícies metálicas, produzem um rejeito industrial denominado de borra de fosfato. Nesta perspectiva, este trabalho visou o reuso deste rejeito devido à presença de metais de transição (catalisador na ozonização catalítica) e de fosfato (reagente de precipitação de amônia) para o processo de degradação do chorume. O objetivo desse reagente residual é proporcionar uma redução no custo do processo de tratamento, aplicar uma destinação para tal rejeito e ainda, talvez, reduzir a toxicidade do chorume para o devido descarte ou pré-tratamento. O experimento com 60 minutos, pH 2,5, 90 g L-1 de borra in natura e 3 L de chorume obteve redução de 15,41% de DQO. O mesmo experimento, exceto o fosfato, usando reagentes de sulfato de ferro, zinco e manganês obteve 57,5% de DQO. Isso comprovou o efeito negativo do íon fosfato, pelo sequestro de radical hidroxila, na ozonização catalítica em média de 40% na redução de DQO. Uma metodologia foi desenvolvida para separar o fosfato dos demais íons metálicos, através de dois processos (ácido sulfúrico e ácido clorídrico) para obter dois produtos (borra em pó com a presença dos metais de interesse e solução alcalina concentrada de fosfato). A ozonização catalítica da borra em pó foi avaliada em planejamento fatorial 23 com ponto central, cuja maior degradação foi em 90 minutos e pH 4, quando realizada com borra em pó sulfúrica (4,2 g L-1) obteve uma redução média de 59,09% COT (R$ 0,101 por litro) e com borra em pó clorídrica (4,75 g L-1) de 65,52% COT (R$ 0,100 por litro). Nestes tratados, um fatorial 22 com ponto central, foi usado na avaliação de precipitação da estruvita, o qual comprovou-se que a remoção de amônia é melhor em pH 12, diferente da literatura (pH 9,5), e quando executadas com prévio tratamento físico-químico (remoção dos catalisadores da ozonização), devido a menor interação no meio reacional. Nestas condições, com solução alcalina de fosfato (sulfúrica) em 20 minutos obteve redução de 96,74% de N-NH3 (R$ 0,365 por litro) e com solução alcalina de fosfato (clorídrica) em 10 minutos uma redução de 94,71% de N-NH3 (R$ 0,305 por litro). Isso demonstra o uso potencial desse rejeito no tratamento de chorume, ao tratar dois passivos ambientais e minimizar impactos ambientais antropogênicos, além da possível aplicação produção de fertilizante. / The decomposition of solid waste present in landfill produces the landfill leachate, which has high levels of pollutants. The characterization of the landfill leachate from Cachoeira Paulista - SP, according the discard parameters, proves the presence of contaminants due to high level of COD (3596 mg L-1), TOC (1773 mg L-1), ammonia nitrogen (1496 mg L-1), organic nitrogen (49 mg L-1) and phenol (162 mg L-1). After National Solid Waste Policy approval, the legislation increases the supervision and control of the proper disposal of solid waste, so the modern society began to require processes able to treat such leachate. Metallurgical industries do the metal surfaces protection techniques and produce an industrial waste of phosphate sludge. In this perspective, the aim of this study comprehends the reuse of metallurgical waste due to the presence of transition metals (catalyzer in ozonation) and phosphate (ammonia precipitation reagent) for the degradation process. The objective of this residual reagent is induce a reduction in the cost of the treatment process, apply a proper disposal for metallurgical waste and, perhaps, reduce the toxicity of landfill leachate to discard or pre-treatment. The experiment with 60 minutes, pH 2.5, 90 g L-1 sludge waste in natura and 3 L of landfill leachate obtained 15.41% reduction in COD. The same experiment, except the phosphate, using iron, zinc and manganese sulfate reagents reached 57.5% of the COD. This proved the negative effect of phosphate ion, the scavenger of hydroxyl radical in the catalytic ozonation around 40% reduction of COD. A method had been developed to separate phosphate from other metal ions, through two processes (hydrochloric acid and sulfuric acid) to obtain two products (phosphate sludge powder with metals of interest and phosphate concentrated alkaline solution). The catalytic ozonation of sludge powder was evaluated in 23 factorial design with central point, and the better degradation was obtained in 90 minutes and pH 4, when performed with sludge powder sulfuric (4.2 g L-1) had an average reduction of 59.09% TOC (R$ 0,101 per liter) and with sludge powder hydrochloric (4.75 g L-1) 65.52% TOC (R$ 0,100 per liter). In landfill leachate treated, a 22 factorial design with center point was used in the precipitation evaluation of struvite, which proved that the ammonia removal is better at pH 12, different from the literature (pH 9.5), and when performed after to physico-chemical treatment (removal of catalyzer of ozonation) due to the less interaction in the reaction. In these adjust conditions, with phosphate alkaline solution (sulfuric) was obtained in 20 minutes 96.74% of reduction of N-NH3 (R$ 0,365 per liter) and phosphate alkaline solution (hydrochloric) in 10 minutes a decrease of 94.71% N-NH3 (R$ 0,305 per liter). This result demonstrates the potential use of this waste in the treatment of landfill leachate, treat two contaminants and minimize anthropogenic environmental impacts, as well as possible application of struvite on fertilizer production.

O efluente lácteo é caracterizado pelo elevado teor de matéria orgânica. Os principais impactos ambientais causados pelas indústrias de laticínios estão relacionados ao lançamento dos efluentes líquidos, geralmente com ineficiente controle ou tratamento, sendo de fundamental importância a implementação de técnicas de tratamento eficazes e de baixo custo. Dentro desta proposta, os chamados Processos Oxidativos Avançados (POAs) são tecnologias eficientes para a oxidação (parcial ou total) de compostos orgânicos de difícil degradação. O presente trabalho de pesquisa objetivou a avaliação da potencialidade da ozonização catalítica, para a redução da carga orgânica do efluente proveniente da indústria de laticínio Cia de Alimentos Glória da cidade de Guaratinguetá, oriundos do processamento de beneficiamento de leite, utilizando-se Fe2+ como catalisador em processo semi-batelada com reciclo. A caracterização do efluente lácteo in natura foi realizada empregando-se métodos estabelecidos e otimizados de alguns parâmetros elencados nas legislações ambientais, destacando-se: DQO, COT, DBO5, Nitrogênio (orgânico e amoniacal), Fósforo total, Ferro, Sólidos (ST, STF, STV), surfactantes aniônicos, óleos e graxas e elementos metálicos. Através de planejamento fatorial fracionado 24-1, determinaram-se as melhores condições entre as variáveis potência do ozonizador, vazão de O2, concentração de Fe2+ e pH para a etapa de tratamento com POA, tendo como fator de resposta a redução da DQO e COT. Avaliou-se também uma nova configuração de reator em função de uma espuma formada durante o processo de tratamento. Os resultados obtidos para o conjunto de experimentos mostraram-se promissores, sendo que a redução média de COT com 63,95 % e de DQO com 70,50 % para o ensaio com as variáveis da reação otimizada, com o custo no valor de R$ 0,056 / L de efluente. Após o processo de ozonização catalítica, a amostra do melhor experimento: pH 4,0, concentração de Fe2+ 1,0 g L-1, potência 86 W, vazão de O2 0,5 L min-1, tendo como vazão mássica de O3 3,10 mg min-1, foi tratada por um processo biológico - Sistema Lodo Ativado (SLA), a fim de verificar a eficiência de degradação da matéria orgânica do efluente estudado através do sistema conjugado (POA - SLA). Os resultados para o tratamento híbrido apresentou percentuais de reduções para COT de 82,95 %, DQO de 95,60 % e DBO de 93,09 %. / Dairy effluent is characterized by the high content of organic material. The major environmental impacts caused by dairy industries are related to the release of liquid effluents, generally with an inefficient control or treatment, which makes it essential to implement effective treatment techniques, at a low cost. Within this proposal, Advanced Oxidation Processes (AOPs) are efficient technologies for oxidation (partial or total) of organic compounds of difficult degradation. This research study aimed at assessing the potential of catalytic ozonation for reduction of the effluent organic load from the dairy industry Cia de Alimentos Glória located in the city of Guaratinguetá, State of São Paulo, Brazil, derived from milk processing, using Fe2+ as catalyst in a semi-batch process with recycle. The characterization of milky effluent in natura was performed by using established and optimized methods of some parameters listed in environmental legislation, among them: COD, TOC, BOD5, Nitrogen (organic and ammoniacal), total Phosphorus, Iron, Solids (TS, FTS, VTS), anionic surfactants, oils and greases and metallic elements. Through fractional factorial design 24-1, the best conditions among the power variables of the power ozonator, O2 flow, Fe2+ concentration and pH were determined for the treatment stage with AOP, with a response factor of COD and TOC reduction. A new configuration of reactor was also assessed due to the presence of foam during the treatment process. The obtained results for the set of experiments were found to be promising, with an average reduction of TOC of 63.95 % and of 70.50 % for COD for the test with optimized reaction variables, with a cost of U$$ 0.02 / L of effluent. After the catalytic ozonation process, the sample of the best experiment was: pH 4.0, concentration of Fe2+ 1.0 g L-1, power of 86 W, flow of O2 0.5 L min-1, with mass flow of O3 3.10 mg min-1, was treated by a biological process in order to verify to verify the efficiency of degradation of the organic matter of the effluent studied through the conjugated (AOP - AS) system.The results for the hybrid treatment showed percentages of reductions for TOC of 82.95 %, COD of 95.60 % and BOD5 of 93.09 %.