Evaluation of leachate dissolved organic nitrogen discharge effect on wastewater effluent quality

Resumo

O nitrogênio tem sido cada vez mais limitado nos efluentes de estações de tratamento de esgoto (ETEs) devido à preocupação com a eutrofização das águas receptoras. Doze lixiviados de oito aterros sanitários da Flórida e da Califórnia foram caracterizados quanto ao nitrogênio total (NT) e ao nitrogênio orgânico dissolvido (NOD). As concentrações médias de NT e NOD no lixiviado foram de aproximadamente 1146 mg/L e 40 mg/L, respectivamente. A extração em fase sólida foi utilizada para fracionar o NOD com base em propriedades químicas hidrofóbicas (fração recalcitrante) e hidrofílicas (fração biodisponível). As concentrações médias de NOD biodisponível (NODb) e recalcitrante (NODr) no lixiviado foram de 16,5 mg/L e 18,4 mg/L, respectivamente. A fração NODr correlacionou-se positivamente, mas com baixo R², com a cor aparente total do lixiviado, a absorbância UV254 dissolvida, a demanda química de oxigênio (DQO) e o ácido húmico (R² de 0,38, 0,49 e 0,40, respectivamente). A fração hidrofóbica do NOD (NODr) apresentou cor intensa e esteve associada a mais de 60% da DQO total do lixiviado. Foram realizadas múltiplas simulações de cotratamento de lixiviado e esgoto para avaliar os efeitos do lixiviado sobre a qualidade do efluente quanto ao nitrogênio total, utilizando as eficiências de remoção de quatro ETEs em diferentes cenários. A passagem calculada de NOD sugere que o lixiviado pode contribuir com quantidades significativas de nitrogênio descarregadas em sistemas aquáticos.

Abstract

Nitrogen is limited more and more frequently in wastewater treatment plant (WWTP) effluents because of the concern of causing eutrophication in discharge waters. Twelve leachates from eight landfills in Florida and California were characterized for total nitrogen (TN) and dissolved organic nitrogen (DON). The average concentration of TN and DON in leachate was approximately 1146 mg/L and 40 mg/L, respectively. Solid-phase extraction was used to fractionate the DON based on hydrophobic (recalcitrant fraction) and hydrophilic (bioavailable fraction) chemical properties. The average leachate concentrations of bioavailable (bDON) and recalcitrant (rDON) DON were 16.5 mg/L and 18.4 mg/L, respectively. The rDON fraction was positively correlated, but with a low R2, with total leachate apparent color dissolved UV254, chemical oxygen demand (COD), and humic acid (R2 equals 0.38, 0.49, and 0.40, respectively). The hydrophobic fraction of DON (rDON) was highly colored. This fraction was also associated with over 60% of the total leachate COD. Multiple leachate and wastewater co-treatment simulations were carried out to assess the effects of leachate on total nitrogen wastewater effluent quality using removals for four WWTPs under different scenarios. The calculated pass through of DON suggests that leachate could contribute to significant amounts of nitrogen discharged to aquatic systems.