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Authors
Abstract(s)
Alternatives to deal with municipal solid waste (MSW), such as mechanical
biological treatment (MBT) plants, are a trend. In these plants, the organic matter
is digested by anaerobic bacteria, generating biogas and reducing the solid mass,
generating simultaneously a solid compost and a liquid leachate as side-streams.
The leachate has a complex composition and cannot be treated by conventional
wastewater treatment methods, while the compost is mainly used as an
agriculture fertilizer, but the amount produced is higher than its demand. This
work deals with the valorization of compost to produce hydrochars and biochars,
through hydrothermal carbonization (HTC) and pyrolysis, respectively, with
suitable properties to serve as catalysts for the catalytic wet peroxide oxidation
of the landfill waters generated in MBT (TOC = 27 g L-1, COD = 60 g L-1, 38.8
mS/cm and 5 g L-1 of chloride ions). Seven catalysts were produced from compost
and characterized by several techniques. The catalysts were subjected to
screening tests of H2O2 decomposition and the best two were selected to be
further studied in the catalytic wet peroxide oxidation (CWPO) of leachate. The
experimental conditions of the process, temperature, pH, catalyst load and H2O2
addition were studied seeking optimization. The best experimental conditions
found were T = 80 ºC, pH = 3.0, 7.2 g L-1 of catalyst, 85.71 g L-1 of H2O2, added
in five batches each hour. Under these experimental conditions, the hydrochar
prepared at 230 ºC (HTC-230) achieved removal of 43 % of chemical oxygen
demand (COD) and total organic carbon (TOC), turbidity, aromaticity, phenols,
chlorides and 5-day biological oxygen demand, (BOD5) removals of 52, 95, 93,
72, 35 and 93 %, respectively. Resins were used to pre-treat the leachate, in
order to enhance the CWPO results. Using a cationic adsorption resin (TP-207),
considering again operating conditions of T = 80 ºC, pH = 3.0, 7.2 g L-1 of
catalyst, 85.71 g L-1 of H2O2, the catalyst HTC-230 achieved 62 %, 55 %, is 97
%, 95 %, 46.5 %, and 97 % for COD, TOC, turbidity, aromaticity, chlorides, and
BOD5.
As unidades de tratamento mecânico e biológico (TMB) são alternativas para lidar com os resíduos sólidos urbanos (RSU). Essas unidades através da digestão anaeróbia da matéria orgânica, geram biogás e reduzem a massa sólida, porém geram um resíduo sólido (convertido em composto) e águas lixiviantes (ou lixiviado) como sub-produtos. O lixiviado tem uma matriz complexa, o que inviabiliza o seu tratamento pelos métodos convencionais, enquanto o composto é usado principalmente como fertilizante agrícola. Este trabalho tem como objetivo a valorização do composto para a produção de materiais carbonáceos, através de carbonização hidrotérmica (CHT) e pirólise, respectivamente. Os materiais obtidos, com propriedades para atuarem como catalisadores no processo de oxidação catalítica com peróxido de hidrogénio (CWPO), são posteriormente usados no tratamento do lixiviado (TOC = 27 g L-1, CQO = 60 g L-1, 38,8 mS / cm e 5 g L-1 de iões cloreto). Neste trabalho foram produzidos sete catalisadores a partir de composto e caracterizados por diversas técnicas. Após testes de screening da atividade catalítica na reação de decomposição de H2O2, dois deles, o primeiro de pirólise e o segundo de CHT, C-800 e HTC-230, foram selecionados para ensaios de CWPO do lixiviado. Foram estudadas as condições experimentais para otimizar o processo, variando temperatura, pH, carga de catalisador e adição de H2O2. A condição experimental ótima encontrada foi T = 80 ºC, pH = 3,0, 7,2 g L-1 de catalisador, 85,71 g L-1 de H2O2, adicionados em cinco doses com 1 h de intervalo. Sob essas condições experimentais, o catalisador HTC-230 permitiu remoções de 43, 52, 95, 93, 72, 35 e 93% de carência química de oxigénio (CQO), carbono orgânico total (TOC), turbidez, aromaticidade, fenóis, cloretos e carência biológica de oxigénio de 5 dias (CBO5), respectivamente. Afim de potencializar os resultados de CWPO foram utilizadas resinas para pré-tratar o lixiviado. Utilizando a resina de adsorção catiónica TP-207, em condições de T = 80 ºC, pH = 3,0, 7,2 g L-1 de catalisador, 85,71 g L-1 de H2O2, o catalisador HTC-230 permitiu remoções de 62, 55, 97, 95, 46,5 e 97% de COD, TOC, turbidez, aromaticidade, cloretos e CBO5.
As unidades de tratamento mecânico e biológico (TMB) são alternativas para lidar com os resíduos sólidos urbanos (RSU). Essas unidades através da digestão anaeróbia da matéria orgânica, geram biogás e reduzem a massa sólida, porém geram um resíduo sólido (convertido em composto) e águas lixiviantes (ou lixiviado) como sub-produtos. O lixiviado tem uma matriz complexa, o que inviabiliza o seu tratamento pelos métodos convencionais, enquanto o composto é usado principalmente como fertilizante agrícola. Este trabalho tem como objetivo a valorização do composto para a produção de materiais carbonáceos, através de carbonização hidrotérmica (CHT) e pirólise, respectivamente. Os materiais obtidos, com propriedades para atuarem como catalisadores no processo de oxidação catalítica com peróxido de hidrogénio (CWPO), são posteriormente usados no tratamento do lixiviado (TOC = 27 g L-1, CQO = 60 g L-1, 38,8 mS / cm e 5 g L-1 de iões cloreto). Neste trabalho foram produzidos sete catalisadores a partir de composto e caracterizados por diversas técnicas. Após testes de screening da atividade catalítica na reação de decomposição de H2O2, dois deles, o primeiro de pirólise e o segundo de CHT, C-800 e HTC-230, foram selecionados para ensaios de CWPO do lixiviado. Foram estudadas as condições experimentais para otimizar o processo, variando temperatura, pH, carga de catalisador e adição de H2O2. A condição experimental ótima encontrada foi T = 80 ºC, pH = 3,0, 7,2 g L-1 de catalisador, 85,71 g L-1 de H2O2, adicionados em cinco doses com 1 h de intervalo. Sob essas condições experimentais, o catalisador HTC-230 permitiu remoções de 43, 52, 95, 93, 72, 35 e 93% de carência química de oxigénio (CQO), carbono orgânico total (TOC), turbidez, aromaticidade, fenóis, cloretos e carência biológica de oxigénio de 5 dias (CBO5), respectivamente. Afim de potencializar os resultados de CWPO foram utilizadas resinas para pré-tratar o lixiviado. Utilizando a resina de adsorção catiónica TP-207, em condições de T = 80 ºC, pH = 3,0, 7,2 g L-1 de catalisador, 85,71 g L-1 de H2O2, o catalisador HTC-230 permitiu remoções de 62, 55, 97, 95, 46,5 e 97% de COD, TOC, turbidez, aromaticidade, cloretos e CBO5.
Description
Keywords
Municipal solid waste Valorization Wastewater treatment CWPO Leachate waters Carbon-based catalysts