Lixiviados de aterros sanitários apresentam altas concentrações de nitrogênio amoniacal e matéria orgânica, além de outros poluentes, que não permitem seu descarte no meio ambiente, sem um prévio tratamento. Lixiviados de aterros sanitários mais antigos, com matéria orgânica mais estabilizada, apresentam grande potencial poluidor, principalmente devido à presença de substâncias recalcitrantes que, usualmente, não são removidas através de tratamento biológico, necessitando, portanto, da aplicação de um pós-tratamento. A presente pesquisa objetivou aplicar o tratamento físico-químico a dois efluentes de sistemas biológicos de tratamento. O primeiro sistema era constituído de um reator de lodo ativado operado em bateladas seqüenciais (70 Litros) cujo efluente era submetido à processo de coagulaçãofloculação usando sais de ferro e alumínio, para remoção da matéria orgânica recalcitrante. Operou-se, em paralelo, uma lagoa aerada, em escala de bancada, dimensionada para remoção da matéria orgânica biodegradável cujo efluente era submetido a processo de precipitação química para remoção de amônia, através da formação do mineral estruvita (MgNH4PO4.6H2O). Os resultados obtidos demonstraram que o cloreto férrico (FeCl3) foi o coagulante mais apropriado sob o ponto de vista econômico, embora, dosagens elevadas (1.160 mg FeCl3/L), frente a 2.465 mg Al2(SO4)3.6H2O/L tenham sido requeridas para o alcance de remoções da matéria orgânica recalcitrante. Com a aplicação de FeCl3 o pH ótimo de coagulação foi próximo de 4,0 e para o Al2(SO4)3; por volta de 5,0. Ao longo dos testes, avaliouse a influência das condições de mistura sobre os fenômenos físico-químicos. Os resultados demonstram que, para o despejo estudado, o gradiente de velocidades e o tempo de mistura não exercem influência sobre os fenômenos de coagulaçãofloculação. Quanto à precipitação química da amônia na forma do mineral estruvita, as melhores remoções (~ 90%) foram alcançadas quando o limite de solubilidade do mineral estruvita foi excedido, para tanto se faz necessária aplicar uma razão molar igual a 1,5:1:1,4 entre os íons envolvidos (Mg+2:NH4 +:PO4 -3). Entretanto, o efluente final desse sistema apresentou uma concentração residual de fósforo solúvel superior a 12 mg P-PO4 -3/L, o que o torna pouco recomendável para fins práticos. / Landfill leachates present high ammonia and organic matter concentrations, besides other pollutants, which do not allow its discharge to the environment without a previous treatment. Older landfill leachates, with more stabilized organic matter, present great pollutant potential, mainly due to the presence of recalcitrant substances that not often are removed by biological treatment and need the application of a post-treatment. The present research aimed to apply the physicochemical treatment for two biological wastewater treatment plant effluents. The first one was constituted by an activated sludge (sequence batch reactor - 70 liters), which effluent was submitted to a coagulation-flocculation process, using iron and aluminum salts, for recalcitrant organic matter removal. A lab scale aerated lagoon was operated in parallel. The lagoon was dimensioned for biodegradable organic matter removal, which effluent was submitted to a chemical precipitation process for ammonia removal (formation of the mineral struvite (MgNH4PO4.6H2O).The results showed that the ferric chloride (FeCl3) was the more appropriated coagulant considering the economic point of view, however high dosages (1,160 mg FeCl3/L) comparing with 2.465 mg Al2(SO4)3.6H2O/L had been required to achieve recalcitrant organic matter removal. Applying FeCl3, the optimum pH was of the order of 4.0 and for Al2(SO4)3, approximately 5.0. During the tests, the influence of the mixture conditions on the physicochemical phenomena was evaluated. The results demonstrated that the velocities gradient and the mixture time do not influenced the coagulation-flocculation phenomena. Regarding to the chemical precipitation of ammonia in struvite form, the better removals (~ 90%) were achieved when the solubility limit of the mineral was exceeded. Due to this fact, it was necessary to apply a molar rate of 1.5:1:1.4 between the ions (Mg+2:NH4 +:PO4 -3). Nevertheless, the final effluent of this system presented a residual soluble phosphorus concentration higher than 12 mg P-PO4 -3/L, hence it is not recommended for practical purposes.

Made available in DSpace on 2015-09-25T12:23:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Danuza Costa Campos.pdf: 804335 bytes, checksum: 441982181b951341885ec2d7d4211a38 (MD5) Previous issue date: 2009-07-09 / By the population growth, the production of municipal solid residues is enhancing, and consequently the final disposal of such residues has been one of the major environmental problems faced in large urban centers. Lately the most used form of arrangement is the sanitary landfill, and when the residues are biodegraded inside the landfill cells they produce leachate and biogas. The leachate is a highly liquid pollutant, besides having high concentrations of ammonia nitrogen. Treating leachate is a very difficult task once its composition is very complex. A kind of treatment that is being developed is the stripping of ammonia where this chemical will be removed from the leachate by the mass transfer of the liquid phase to gas. Therefore, this paper addressed to study the ammonia stripping process in leachate liquids using plug-flow reactors in series. In order to accomplish the experimental part four plugflow reactors in series were built, with average height of 50 centimeters, without forced air supplier and without the leachate pH adjustment. The leachate samples used was from the metropolitan landfill of João Pessoa city, Paraiba, which was collected and transported to the EXTRABES laboratory and made the physicalchemical caracterization. The experimental monitoring system consisted of four distinct phases, with applied superficial loads of 450, 500, 600 and 700 kg NH4 +. ha 1.dia 1, hydraulic detention time equal to 65, 60, 50 and 38 days, and it was obtained an average efficiency of ammonia nitrogen removal around 96.1%, 99.7%, 99.5% and 98.5% respectively. At the end of monitoring, the reactor was discharged and made microscopic examinations of the remaining sludge reactor and each can observe the presence of bacteria fototróficas anoxigênicas, cocci, bacilli and algae. Can be found in this study that the higher the applied superficial load, was greater efficiency of removal of ammonia nitrogen, which may be load tested to verify the larger surface of contaminant removal. / Com o aumento populacional, a geração de resíduos sólidos urbanos vem aumentando, e com isso a disposição final desses resíduos vem sendo um dos graves problemas ambientais enfrentados nos grandes centros urbanos. A forma de disposição mais utilizada ultimamente é o aterro sanitário, e quando os resíduos são biodegradados dentro das células dos aterros, esses geram lixiviado e biogás. O lixiviado é um líquido altamente poluidor, haja vista, possuir altas concentrações de nitrogênio amoniacal. Tratar lixiviado é uma tarefa muito difícil devido a sua composição ser muito complexa. Um tratamento que vem sendo desenvolvido é o stripping de amônia, no qual a amônia vai ser removida do lixiviado por transferência de massa da fase líquida para a fase gasosa. Com isso, o presente trabalho tem como objetivo estudar o processo de stripping de amônia em líquidos lixiviados, utilizando reatores em série de fluxo pistonado. Para a realização da parte experimental foram construídos quatro reatores em série de fluxo pistonados, com altura média de 50 centímetros, sem alimentação forçada de ar e sem correção do pH do lixiviado. O lixiviado utilizado foi proveniente do aterro metropolitano de João Pessoa, onde foi coletado e transportado até as dependências físicas do laboratório da Estação Experimental de Tratamento Biológico de Esgoto Sanitário EXTRABES e feito a caracterização físico-química. O monitoramento do sistema experimental constou de quatro fases distintas, com cargas superficiais aplicadas de 450, 500, 600 e 700 kg NH4 +.ha 1.dia 1, tempo de detenção hidráulica igual a 65, 60, 50 e 38 dias, e obteve-se uma eficiência média de remoção de nitrogênio amoniacal em torno de 96,1%, 99,7%, 99,5% e 98,5%, respectivamente. Ao final do monitoramento, os reatores foram descarregados e feitos exames microscópicos no lodo remanescente de cada reator e pode-se observar a presença de bactérias fototróficas anoxigênicas, cocos, bacilos e algas. Pode ser constatado nesta pesquisa que quanto maior a carga superficial aplicada aos reatores, maior foi eficiência de remoção de nitrogênio amoniacal, podendo ainda ser testadas cargas superficiais maiores para verificar a remoção desse contaminante.

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.

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.

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.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:42:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VILMAR RIGO.pdf: 4959214 bytes, checksum: 25fcdcabb0871431acd340cf107fa1e7 (MD5) Previous issue date: 2014-05-13 / This master's thesis focuses the solid waste´s management in Francisco Beltrão county, starting from the decade of 1970, seeking to raise at first historical facts of how was the evolution in the generation and disposal of solid waste. The study shows how it was carried out and the main points of dumping of waste collected within the city limits, taking these points in the proximity to water resources and the environmental risks offered. It is noteworthy in this regard that the municipal administrations historically not showed a significant concern with environmental issues, since the forms of provisions of the waste collected would affect directly the natural resources, contaminating and compromising the local fauna and flora, and offering health risks of the population, especially with the emergence of vectors that cause diseases and pollution of water resources. In summary, the present study sought to raise information of the evolution in the management of solid waste, aiming to evaluate the participation of the municipal public power and the fulfilment of laws aimed at the National Policy of Solid Waste (PNRS), Federal Law no. 12,305, of august 02, 2010. For that study literature searches, queries to documents and interviews with State Prosecutor, Environmental Institute of Paraná (IAP), former employees of the municipal government of Francisco Beltrão were used, in addition to site visits at various points the municipality. As a result, the management of solid waste in the county presents a very positive development mainly from the year 2001, highlighting this year the construction of the landfill, the implementation of selective collection in 2006, and from 2010 the creation of echo points, the expansion of selective collection in urban and rural area and the development of the Integrated Solid Waste Plan of the municipality. Also points out the deficiencies still exist, and suggests some alternatives to suit them. / A presente dissertação de mestrado aborda a gestão de resíduos sólidos no município de Francisco Beltrão, a partir da década de 1970, buscando levantar primeiramente fatos históricos de como foi à evolução na geração e destinação dos resíduos sólidos. O estudo aponta como era realizada a coleta e os principais pontos de despejo de resíduos coletados no perímetro urbano, tendo estes pontos em comum a proximidade com recursos hídricos e os riscos ambientais oferecidos. Ressalta-se nesse sentido que as administrações municipais historicamente não demonstravam uma preocupação relevante com as questões ambientais, já que as formas de disposição dos resíduos coletados afetavam diretamente os recursos naturais, contaminando e comprometendo a flora e a fauna local, e oferecendo riscos à saúde da população, principalmente com surgimento de vetores causadores de doenças e a poluição dos recursos hídricos. Em resumo, o estudo buscou levantar informações da evolução na gestão dos resíduos sólidos, avaliando a participação do poder público municipal e o cumprimento das legislações decorrentes da Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS), Lei Federal nº 12.305, de 02 de agosto de 2010. Para o referido estudo foram utilizadas pesquisas bibliográficas, consultas a documentos e entrevistas com Promotoria Pública Estadual, Instituto Ambiental do Paraná (IAP), Secretaria Municipal de Meio Ambiente, antigos funcionários da prefeitura municipal de Francisco Beltrão, além de visitas in loco em diversos pontos do município. Como resultado, a gestão dos resíduos sólidos do município apresenta uma evolução muito positiva principalmente a partir do ano de 2001, ressaltando neste ano de forma relevante a construção do aterro sanitário, a implantação da coleta seletiva em 2006 e a partir do ano de 2010 a criação de eco pontos, a ampliação da coleta seletiva no perímetro urbano e rural e a elaboração do Plano Integrado de Resíduos Sólidos do município. Também aponta as irregularidades que ainda existem e sugere algumas alternativas para adequação das mesmas.

A destilação do percolado gerado em aterros sanitários se apresenta como importante tratamento alternativo local, movida pelo calor de combustão do biogás produzido no próprio aterro durante seu período ativo. Utiliza com vantagem a diferença entre as propriedades de volatilização dos compostos que o caracterizam. O destilado transparente resultante, contendo água, compostos nitrogenados e outras espécies residuais, atendidas as premissas da Resolução CONAMA 430 (RC430), poderá ser descarregado em corpos d\'água ou então inserido em novos ciclos produtivos, reduzindo custos e gerando receita. O concentrado, pequena fração do volume inicial contendo grande quantidade original de contaminantes, poderá também ser tratado localmente. Avaliou-se em laboratório destilados obtidos a partir de percolados provenientes de dois aterros classe IIA, SEMASA e Bandeirantes, localizados na Grande São Paulo, em dois processos de destilação: um utilizando Coluna de Pratos (CP) e outro utilizando Evaporador com Película Descendente a Vácuo (EPDV). Remoções dos Sólidos Totais (ST) maiores que 99% foram observados em ambos os processos, produzindo destilados com valores máximos de Cor e Turbidez iguais a zero uH e 1,5 NTU respectivamente. Os quatro grupos básicos que o definem: (1) Matéria Dissolvida, avaliada através da Demanda Química de Oxigênio (DQO), do Carbono Orgânico Total (COT) e a Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) apresentaram valores de remoção maiores que 90%, 98% e 90% respectivamente. (2) Macrocomponentes Inorgânicos: aproximadamente 50% do nitrogênio amoniacal original foram transferidos ao destilado. Valores residuais, muito menores que os Valores Máximos Permitidos (VMP) estabelecidos pela RC430 foram encontrados nos testes de detecção para fósforo e ânions, assim como para os (3) Metais analisados em ICP-ES; (4) e os Componentes Xenobióticos revelados em ensaio de GC-MS. Ao final de cada ciclo de destilação, grande parte da massa de contaminantes original foi concentrada em aproximadamente 1% do volume original na destilação em coluna de pratos e 6,5% no sistema EPDV. O processo de destilação confirmou eficiência e eficácia através das altas taxas de remoção de contaminantes. Porém, após os experimentos, concluiu-se que, para se descarregar o destilado em corpos d\'água há necessidade de ações corretivas em 15% de parâmetros não conformes determinados pela RC430. / Landfill leachate distillation is an important local, alternative treatment process. It is powered by a large amount of heat generated by the combustion of biogas, produced during the active period of the landfill. The difference between the volatilization properties of the compounds is an excellent process benefit. If it meets the premises of CONAMA Resolution 430 (RC430), the resulting transparent distillate containing water, nitrogen compounds and other residual species, can be discharged into water bodies or inserted into new production cycles, reducing costs and generating revenue. The concentrate, a small fraction of the initial volume containing a large amount of contaminants, may also be treated locally. Two different distillation processes were performed in laboratory with leachates from two class-IIA landfills, SEMASA and Bandeirantes, located in São Paulo City: one using Plate or Tray Column (PC) and the other using a Vacuum Falling Film Evaporator (VFFE). Total Solids (TS) removals greater than 99% were observed in both processes producing distillates with maximum Color and Turbidity values of zero uH and 1.5 NTU respectively. The four basic contaminant groups: (1) Dissolved Matter, evaluated through Chemical Oxygen Demand (COD), Total Organic Carbon (TOC) and Biochemical Oxygen Demand (BOD), showed removal values higher than 90%, 98% and 90% respectively . (2) Inorganic macrocomponents: approximately 50% of the original ammoniacal nitrogen was transferred to the distillate. Residual values much smaller than the RC430 Maximum Allowed Values, were found in phosphorus and anions tests as well as (3) Metals analyzed by ICP-ES and (4) Xenobiotic components revealed by GC-MS assay. At the end of each distillation cycle, most of the original contaminant was concentrated in a volume approximately 1% of the original volume when processed by plate column distillation and 6.5% by the VFFE system. The distillation process efficiency and effectiveness were addressed by the high landfills leachate contaminants removal rates. In order to discharge the distillate into water bodies, corrective actions are required due 15% RC430 non-compliant parameters.

A preocupação com a contaminação das águas subterrâneas está relacionada principalmente aos aquíferos não confinados, especialmente nos casos em que o nível freático é raso. Para evitar o escoamento subterrâneo lateral através de aterros de resíduos sólidos, o objetivo deste trabalho é avaliar – teoricamente e experimentalmente – uma técnica alternativa de encapsulamento, que consiste em uma barreira vertical de alta permeabilidade. Foi desenvolvida uma solução analítica para modelar o escoamento em uma barreira vertical cilíndrica instalada no entorno de um aterro localizado abaixo do nível d\'água, em um campo de fluxo uniforme, onde cada domínio (aquífero, barreira e área encapsulada) possui uma condutividade hidráulica diferente. Os resultados do estudo teórico mostram que nos casos em que o maciço de resíduos possui condutividade hidráulica maior do que o aquífero, a barreira de alta permeabilidade é a solução mais eficaz. Já nos problemas em que o aterro possui condutividade hidráulica menor do que o aquífero, a técnica mais indicada é a barreira de baixa permeabilidade. A partir do experimento em escala reduzida, conclui-se que a barreira de alta permeabilidade é uma técnica de encapsulamento eficiente para impedir o transporte advectivo através de determinada região. Segundo os resultados, a velocidade média do fluido na área encapsulada é consideravelmente menor do que a velocidade média no aquífero. Comparando com a barreira de baixa permeabilidade, a vantagem da barreira de alta permeabilidade é que o seu preenchimento é muito menos sensível às falhas, resultando em um melhor desempenho em longo prazo. / The concern about groundwater contamination is mainly related to unconfined aquifers, especially in the cases where the water table is shallow. Therefore, in order to prevent the groundwater lateral flow through landfills, this research evaluates – theoretically and experimentally – an alternative encapsulation technique, which consists in a vertical barrier of high permeability. An analytical solution was developed to model the flow for a cylindrical barrier installed around a landfill located below the groundwater table, in a field of uniform flow, where each domain (aquifer, barrier and encapsulated area) has a different hydraulic conductivity. The results from the theoretical study show that in situations where the landfill has a hydraulic conductivity higher than the aquifer, the high permeability barrier is more efficient. In contrast, in the cases where the landfill has a hydraulic conductivity lower than the aquifer, the lw permeability barrier is a more suitable technique. From the small-scale experiment, it is possible to conclude that the permeable barrier is an efficient encapsulation technique to prevent the advective transport through a certain region. According to the results, the fluid mean velocity at the encapsulated area is considerably lower than the aquifer mean velocity. Comparing to the low permeability barrier, the advantage of the high permeability barrier is that its backfill material is less sensitive to defects, resulting in a better long-term performance.

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.

Inorganic contaminants, while transported through the bentonite layer, are chemically adsorbed onto the particle surfaces and exhibit a delay in solute breakthrough in hydraulic barriers. Transport of inorganic leachate contaminants through bentonite occurs by advection, diffusion or a combination of these two mechanisms. During the process of chemical solute transport through low permeability bentonite, the amount of cation exchange on the clay particle surface is directly related to the cation exchange capacity (CEC) of montmorillonite and other mineral constituents. The process of diffusion and advection of various inorganic leachate contaminants through bentonite is thoroughly investigated in this study. Diffusion characteristics are of specific interest as they have a prominent effect on the long term properties of bentonite compared to advection. This is mostly true if the hydraulic conductivity of the material is less than 10-8 cm/s and if the thickness of the barrier is small. Chemical reactions in the form of cationic exchange on the clay particle surfaces has been incorporated in the analysis of the diffusion process. Adsorption-desorption (sorption) reactions of chemical compounds that influence the concentrations of inorganic leachates during transport in bentonite clay have been modeled using the Fick's fundamental diffusion theory. Partition coefficients of the solutes in pore space, which affect the retardation factor of various individual ions of chemical solutions, have been investigated during transient diffusion and advection processes. Several objectives have been accomplished during this research study. An evaluation has been carried out of the hydraulic conductivity of bentonite with respect to single species salts and various combinations of electrolyte solutions. Diffusion properties of inorganic leachates through bentonite have been characterized in terms of apparent and effective diffusion coefficients. Time-dependent behavior of the diffusive ions has been analyzed in order to determine the total retention capacity of bentonite before electrical conductivity breakthrough and steady-state chemical stability are reached. An analytical solution of the attenuation of various inorganic ions concentrations through bentonite has been developed. Finally, recommendations were made for landfill liners exposed to highly concentrated inorganic leachates.