Geração de metano a partir da codigestão de lixiviado de aterro sanitário e lodo de esgoto - Montezuma, Mariana Garroux [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023)
Estações de Tratamento de Esgoto não devem ser simples atenuadoras de passivos ambientais, e sim importantes fontes de recuperação de recursos materiais. Nesse contexto, subprodutos dos diversos processos de saneamento urbano possuem potencial para se inter-relacionar de modo a reduzir impactos e/ou otimizar a recuperação de matérias-primas e energia. O objetivo desta pesquisa é avaliar os efeitos da adição do lixiviado de aterro sanitário sobre a produção de metano em digestor anaeróbio convencional em ETE de grande porte. A avaliação foi realizada em escala de bancada fundamentando-se na Atividade Metanogênica Específica (AME), ensaio para o qual foi definido um protocolo volumétrico, produto desta pesquisa, cujo coeficiente de variação foi de 9,44% ao utilizar acetato como substrato. Caracterizou-se quimicamente duas amostras distintas de lixiviado, demonstrando a qualidade variável deste produto. No experimento 1, foram submetidas à degradação as misturas de lodo de processo mais lixiviado nas proporções v/v: 15%, 20%, 30% e 40%, adotando-se uma relação substrato/inóculo (S/I) de 1,5. Nos tratamentos com lixiviado obteve-se valores de AME ligeiramente menores do que no controle, porém com produções de metano acumulado superiores (0,44 Nm³CH4/kgSV no tratamento 1). Detectou-se retardo do início da geração de metano de modo proporcional ao volume ofertado de lixiviado, possivelmente em razão da reorganização da microbiota. E, inferiu-se que a presença de substâncias húmicas no lixiviado contribui com a solubilização da matéria orgânica celular presente no lodo de processo. No experimento 2, a oferta de lixiviado a 15% v/v e relação S/I de 3,1, resultou em inibição, demonstrando que a carga orgânica volumétrica (COV) é um parâmetro operacional sensível. A adoção da codigestão de lixiviado e lodo de esgoto se mostra viável em percentuais conservadores de aplicação contínua, se obedecido um limite de aplicação em COV, resultando em produções maiores de biogás. Limites legais relativos ao lançamento de compostos nitrogenados em corpos hídricos, e utilização do lodo como biossólido, devem ser considerados como limitadores para projetos de codigestão como o proposto nesta pesquisa. No entanto, o sequestro e utilização comercial da amônia liberada na fase sólida, com consequente redução de seu retorno à fase líquida, além de potencialmente reenquadrar o efluente final, pode trazer retornos econômicos aos operadores do sistema, além de beneficiar a economia circular dos processos produtivos.

Sewage Treatment Plants should not be simple mitigations of environmental liabilities, but rather important sources of recovery of material resources. In this context, by-products from the various urban sanitation processes have the potential to interrelate in order to reduce impacts and/or optimize the recovery of raw materials and energy. The objective of this research is to evaluate the effects of adding landfill leachate on methane production in a conventional anaerobic digester in a large WWTP. The evaluation was carried out on a bench scale based on Specific Methanogenic Activity (AME), an assay for which a volumetric protocol was defined, a product of this research, whose coefficient of variation was 9.44% when using acetate as substrate. Two distinct leachate samples were chemically characterized, demonstrating the variable quality of this product. In experiment 1, mixtures of leached plus process sludge were subjected to degradation in the following v/v proportions: 15%, 20%, 30% and 40%, adopting a substrate/inoculum (S/I) ratio of 1.5. In treatments with leachate, AME values were obtained slightly lower than in the control, but with higher accumulated methane production (0.439 Nm³CH4/kgSV in treatment 1). A delay in the start of methane generation was detected in proportion to the volume of leachate offered, possibly due to the reorganization of the microbiota. And, it was inferred that the presence of humic substances in the leachate contributes to the solubilization of cellular organic matter present in the process sludge. In experiment 2, the supply of leachate at 15% v/v and a S/I ratio of 3.1 resulted in inhibition, demonstrating that the volumetric organic load (VOC) is a sensitive operational parameter. The adoption of co-digestion of leachate and sewage sludge proves to be viable at conservative percentages of continuous application, if a VOC application limit is observed, resulting in greater production of biogas. Legal limits relating to the release of nitrogenous compounds into water bodies, and the use of sludge as biosolids, must be considered as limitations for co-digestion projects such as the one proposed in this research. However, the sequestration and and commercial use of ammonia released in the solid phase, with a consequent reduction in its return to the liquid phase, in addition to potentially reframing the final effluent, can bring economic returns to system operators, in addition to benefiting the circular economy of production processes.
Generation of methane from the co-digestion of landfill leachate and sewage sludge
Keywords: Digestor anaeróbio; Atividade metanogênica específica; Recuperação energética em ETE; Anaerobic digester; Specific methanogenic activity; Energy recovery in WWTP