Landfill Leachate Toxicity to Oncorhynchus mykiss (Rainbow Trout) at the Merrick Landfill

At the Merrick Landfill, located outside of North Bay (Ontario, CA), an investigation into the potential for an environmental impact to the Little Sturgeon River as a result of landfill leachate discharge was undertaken using toxicity testing using 96 hour acute lethality on Oncorhynchus mykiss (Rainbow Trout). Landfill leachate may present a risk to receiving environments as it is comprised of an array of chemicals including organics, ammonia, and metals. Testing was conducted in three phases, firstly testing was completed on site throughout an existing natural attenuation zone where the presence of several groundwater seeps down gradient of the site had been identified to determine the effectiveness of the existing leachate control features at reducing the environmental risks. These tests indicated that the existing capture strategies were largely effective at reducing toxicity risks to the receiving environment. Testing was also completed on two pilot-scale hybrid-passive treatment systems to determine their effectiveness for leachate treatment. Summer performance of a constructed gravel wetland system was also shown to be effective at reducing the toxicity of the landfill leachate at the site. Lastly in order to support evaluation of leachate treatment requirements, a toxicity identification evaluation (TIE) was performed to determine the principle cause of toxicity within the leachate. Based on water chemistry analyses of samples collected at various locations at the site, the TIE identified ammonia toxicity as the primary source of toxicity in the leachate, with a secondary focus on metal toxicity.

Potential valorization as fertilizers of Humic Substances extracted from landfill leachate

In this study, four leachates samples from 3 different landfills localized in the north of Portugal were characterized and fractionated, to understand the decomposition degree and to evaluate their potential as an agent for fertilization. Humic substances (HS) were extracted, quantified, chemical characterized and further fractionated in humic acid (HA) and fulvic acid (FA). Keeping in mind the purpose to use these fractions as fertilizers, the phytotoxicity of HS, HA and FA solutions was evaluated on cress seed germination. The HS concentration was similar for all the leachates evaluated and was higher than 780 mg/L of total organic carbon. All the leachates analysed registered higher FA concentration than HA. The chemical characterization indicated that HA had a relatively higher aromatic character than the FA obtained from same sources. These results suggest that the HS from landfill leachates were in an early stage of humification, once the degree of humification increase as the landfilling age increase. Overall, the HS extracts showed absence of phytotoxicity, with germination index greater than 80% for samples treated to achieve low electric conductivity values. This suggests that the HS from the leachate may be used to produce liquid organic fertilizers.

Effect of landfill leachate on cereal nutrition and productivity and on soil properties.

Landfill leachates carry nutrients, especially N and K, which can be recycled in cropping systems. We applied doses of landfill leachate (0 [Control], 32.7, 65.4, 98.1, and 130.8 m3 ha-1 ) three times in 2008 and three times in 2009 on a clay Rhodic Kandiudult soil. In 2009, black oat (Avena strigosa L.) and corn (Zea mays L.) were cropped in succession and assessed for concentration of nutrients in leaves and for shoot biomass and grain yield, respectively. As a positive control, an additional treatment with urea (120 kg ha-1 of N) was studied in corn. Soil was sampled at four depths (down to 60 cm) in three sampling dates to assess chemical and biochemical properties. Concentration of nutrients in leaves, oat biomass (8530?23,240 kg ha-1), and corn grain yield (4703-8807 kg ha-1 ) increased with increasing doses of leachate. There was a transient increase in the concentration of nitrate in soil (3-30 mg kg-1), increasing the risk of N losses by leaching at doses above 120 kg ha-1 N, as revealed by an estimated N balance in the cropping system. Sodium and K in soil also increased with increasing doses of leachate but decreased as rainfall occurred. The activity of dehydrogenase decreased about 30% from the control to the highest dose of leachate and urea, suggesting an inhibitory effect of mineral N on microbial metabolism. Landfill leachate was promising as a source of N and K for crop productivity and caused minor or transient effects on soil properties.

Relation between kinetic parameters for reactions of organic matter degradation in waste environmental matrix

The organic fraction of urban solid residues disposed of in sanitary landfills during the decomposition yields biogas and leachate, which are sources of pollution. Leachate is a resultant liquid from the decomposition of substances contained in solid residues and it contains in its composition organic and inorganic substances. Literature shows an increase in the use of thermoanalytical techniques to study the samples with environmental interest, this way thermogravimetry is used in this research. Thermogravimetric studies (TG curves) carried out on leachate and residues shows similarities in the thermal behavior, although presenting complex composition. Residue samples were collected from landfills, composting plants, sewage treatment stations, leachate, which after treatment, were submitted for thermal analysis. Kinetic parameters were determined using the Flynn-Wall-Ozawa method. In this case they show little divergence between the kinetic parameter that can be attributed to different decomposition reaction and presence of organic compounds in different phases of the decomposition with structures modified during degradation process and also due to experimental conditions of analysis.

Kinetic studies of urban solid residues and leachate from sanitary landfill

Urban solid residues are constituted of food remaining, grass leaves, fruit peelings, paper, cardboard, rubber, plastic, etc. The organic fraction formed represents about 50% during the decomposition yields biogas and leachate, which are sources of pollution. Residue samples were collected from the landfill in different and cells from several ages and the corresponding leachate, both after treatments, were submitted to thermal analysis. Kinetic parameters were determined using Flynn-Wall-Ozawa method. The linear relation between the two kinetic parameters (ln A and E) was verified for organic residue urban's samples, but not for leachate's sample. The occurred difference can be attributed to the constituents present in leachate.

Metal Contaminants in Leachate from Sanitary Landfills

The uncontrolled disposal of solid wastes poses an immediate threat to public health and a long term threat to the environmental well being of future generations. Solid waste is waste resulting from human activities that is solid and unwanted (Peavy et al., 1985). If unmanaged, dumped solid wastes generate liquid and gaseous emissions that are detrimental to the environment. This can lead to a serious form of contamination known as metal contamination, which poses a risk to human health and ecosystems. For example, some heavy metals (cadmium, chromium compounds, and nickel tetracarbonyl) are known to be highly toxic, and are aggressive at elevated concentrations. Iron, copper, and manganese can cause staining, and aluminium causes depositions and discolorations. In addition, calcium and magnesium cause hardness in water causing scale deposition and scum formation. Though not a metal but a metalloid, arsenic is poisonous at relatively high concentrations and when diluted at low concentrations causes skin cancer. Normally, metal contaminants are found in a dissolved form in the liquid percolating through landfills. Because average metal concentrations from full-scale landfills, test cells, and laboratory studies have tended to be generally low, metal contamination originating from landfills is not generally considered a major concern (Kjeldsen et al., 2002; Christensen et al., 1999). However, a number of factors make it necessary to take a closer look at metal contaminants from landfills. One of these factors relates to variability. Landfill leachate can have different qualities depending on the weather and operating conditions. Therefore, at one moment in time, metal contaminant concentrations may be quite low, but at a later time these concentrations could be quite high. Also, these conditions relate to the amount of leachate that is being generated. Another factor is biodiversity. It cannot be assumed that a particular metal contaminant is harmless to flora and fauna (including micro organisms) just because it is harmless to human health. This has significant implications for ecosystems and the environment. Finally, there is the moral factor. Because uncertainty surrounds the potential effects of metal contamination, it is appropriate to take precautions to prevent it from taking place. Consequently, it is necessary to have good scientific knowledge (empirically supported) to adequately understand the extent of the problem and improve the way waste is being disposed of

Degradação de resíduos e alterações na resistividade elétrica, pH e Eh

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

The "chemical oxygen demand/total volatile acids" ratio as an anaerobic treatability indicator for landfill leachates

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

The chemical oxygen demand / total volatile acids ratio as an anaerobic treatability indicator for landfill leachates

In some operational circumstances a fast evaluation of landfill leachate anaerobic treatability is necessary, and neither Biochemical Methane Potential nor BOD/COD ratio are fast enough. Looking for a fast indicator, this work evaluated the anaerobic treatability of landfill leachate from São Carlos-SP (Brazil) in a pilot scale Anaerobic Sequence Batch Biofilm Reactor (AnSBBR). The experiment was conducted at ambient temperature in the landfill area. After the acclimation, at a second stage of operation, the AnSBBR presented efficiency above 70%, in terms of COD removal, utilizing landfill leachate without water dilution, with an inlet COD of about 11,000 mg.L-1, a TVA/COD ratio of approximately 0.6 and reaction time equal to 7 days. To evaluate the landfill leachate biodegradability variation over time, temporal profiles of concentration were performed in the AnSBBR. The landfill leachate anaerobic biodegradability was verified to have a direct and strong relationship to the TVA/COD ratio. For a TVA/CODTotal ratio lower than 0.20, the biodegradability was considered low, for ratios between 0.20 and 0.40 it was considered medium, and above 0.40 it was considered high.

Estudo comparativo da sensibilidade de dois organismos expostos a efluentes líquidos.

Tendo em vista a multiplicidade das ações causada pela interação dos agentes químicos com possíveis danos a biota pelos efluentes, a estratégia mais eficiente é o uso integrado de análises físicas, químicas e ecotóxicológicas para avaliação e previsão do risco ambiental. Nesse sentido, ensaios ecotoxicológicos são importantes meios de monitoramento ambiental a fim de se preservar o meio aquático. Um dos objetivos principais do trabalho foi implementar o método de ensaio com Daphnia similis de acordo com a ABNT NBR 12713: 2009. Além disso, objetivou-se avaliar a sensibilidade relativa de dois organismos-testes (Daphnia similis e Danio rerio) a efluentes de diversas indústrias tais como: alimentícia, bebidas, farmacêutica, papel, petroquímica, efluente proveniente de decapagem de metais, e chorume proveniente de três aterros diferentes (São Paulo, Rio de Janeiro e Rio Grande do Sul) avaliando os resultados físico-químicos e os limites das legislações vigentes no Rio de Janeiro (NT 213, NT 202 e DZ 205). Dessa forma, pretende-se observar se os limites estabelecidos são suficientes para não conferir ecotoxicidade aguda ao corpo hídrico. Os efluentes tratados da indústria alimentícia, de bebidas, de papel e farmacêutica não apresentaram ecotoxicidade aguda nem a Daphnia similis nem ao Danio rerio. Já o ensaio com o efluente proveniente da decapagem de metais, apresentou-se muito tóxico aos dois organismos, sendo CL(I)50;48h igual 39,99% e CE(I)50;48h igual a 11,87%, respectivamente. Com relação aos efluentes da indústria petroquímica A, foi detectada ecotoxicidade mesmo estando todos os seus parâmetros analisados de acordo com as legislações vigentes. Já os efluentes provenientes de aterro sanitário, o chorume oriundo de aterro da região metropolitana de São Paulo, em geral, apresentou-se como sendo o mais tóxico dos três aterros sanitários. E o chorume tratado oriundo do aterro do Rio Grande do Sul, demonstrou-se ser o menos tóxico dos três, principalmente com relação à Daphnia similis. De modo geral, todos os efluentes que se encontraram dentro dos limites da legislação (DZ 205 e NT 202), não apresentaram ecotoxicidade aos organismos em estudo.

Recuperação do íon amônio gerado durante a evaporação de lixiviados de aterros utilizando resinas poliméricas de troca iônica

O lixiviado gerado em aterro sanitário possui substâncias de difícil degradação e amônia, que dificulta o tratamento biológico. O tratamento do lixiviado gerado em aterros sanitários requer uma série de processos de elevado custo e, outras técnicas de tratamento têm sido investigadas no intuito de reduzir custos e aumentar a eficiência do tratamento. A evaporação do lixiviado é uma técnica que aproveita o gás de aterro como fonte de calor, e é utilizada na redução do volume a tratar; porém as emissões atmosféricas geradas durante essa evaporação indicam a presença de amônia, o que pode causar impactos negativos em torno do aterro. Desta forma, é importante a realização de estudos que aprimorem esta técnica, para que a evaporação torne-se ambientalmente e economicamente viável. A amônia presente em amostras com pH em torno de 8,0 e temperatura em torno de 25C, está na forma de íon amônio, o que favorece ao processo de troca iônica. A troca iônica é um processo que tem sido estudado por muitos pesquisadores e consiste na troca de um ou mais constituintes de uma fase fluida para a superfície de uma fase sólida (resinas poliméricas). Este trabalho apresenta a eficiência de quatro tipos diferentes de resinas poliméricas: Amberlyst 15 Wet, Lewatit VPOC 1800, Dowex Mac-3 e Purolite MN250 na remoção e posterior, recuperação do íon amônio presente nos vapores condensados da evaporação de lixiviados. A princípio foi investigado a quantidade e o momento em que o amônio é lançado durante o processo de evaporação. Em seguida, caracterizaram-se as resinas quanto à eficiência de remoção, o tempo de contato e a quantidade ideal da resina. Estão apresentadas neste estudo as isotermas de adsorção de Langmuir, Freundlich e Temkin em diferentes temperaturas (298-318 K) e as condições ideais do processo. Os resultados apontaram duas resinas com eficiência de remoção, em torno de 40%, para concentrações acima de 1000 mg dm-3 de amônio, utilizando 0,5 g de resina e um tempo de contato de 20 minutos. Diferentes modelos cinéticos foram aplicados: Pseudo-Primeira Ordem, Pseudo-Segunda Ordem, difusão intrapartícula, Elovich e o modelo cinético de difusão externa e os resultados discutidos. Foi possível tratar Através da condensação dos vapores emitidos durante a evaporação do lixiviado, foi possível tratar foi possível obter uma recuperação em torno de 70% do íon amônio contido no vapor condensado proveniente da evaporação do lixiviado.

Estudo experimental de wetlands construídos como unidade de polimento no tratamento de lixiviados de aterros sanitários.

A grande quantidade de resíduos sólidos gerados nas cidades é um desafio para o saneamento ambiental no Brasil. A fim de se reduzir os impactos gerados ao meio ambiente e à saúde pública, é necessário que haja um gerenciamento adequado, desde a coleta até a disposição final, desses resíduos sólidos urbanos. Os aterros sanitários permitem um maior controle ambiental, desde que sejam bem projetados e operados. A decomposição da matéria orgânica presente nesses resíduos, somada às águas das chuvas gera o lixiviado, líquido com alto potencial poluidor. Várias formas de tratamento são propostas com a finalidade de tornar o lixiviado menos poluente ao meio ambiente. Wetlands construídos tem se mostrado uma alternativa eficiente para a remoção de poluentes em lixiviados, além dos baixos custos operacionais e de implantação. O presente estudo investigou o uso de wetlands subsuperficiais em escala-piloto para o tratamento de um lixiviado prétratado. Os wetlands foram monitorados com a finalidade de se obter remoções de matéria orgânica e nitrogênio amoniacal. As maiores reduções percentuais de concentração de nitrogênio amoniacal, DQO e COD foram, 91%, 42% e 35%, respectivamente. As maiores reduções percentuais em carga de nitrogênio amoniacal e DQO foram, 67% e 50%, respectivamente. Os resultados dos ensaios de toxicidade realizados com os organismos Vibrio fischeri e Danio rerio revelaram que, a toxicidade do lixiviado foi reduzida ao ser tratado pelo wetland.

Avaliação da toxicidade aguda do lixiviado tratado pelos processos de wetland e nanofiltração.

No Brasil, o tratamento do lixiviado, proveniente da disposição dos resíduos sólidos urbanos, ainda é um desafio, haja visto que atualmente não há indícios de tratamento economicamente viável que atenda aos padrões de lançamento da legislação brasileira. Além disso, os diversos tipos de efluentes, mesmo quando adequadamente tratados, apresentam níveis residuais de substâncias que podem conferir toxicidade aos mesmos. Devido a isso, tem-se uma preocupação com essas substâncias remanescentes e, sobretudo, com o seu possível potencial tóxico. Diante desse quadro, a incorporação da avaliação da toxicidade no tratamento dos efluentes é de grande importância na proteção dos ambientes aquáticos. É crescente o interesse pela toxicidade como um parâmetro de controle, que, contudo, é ainda pouco regulamentada. Este estudo tem como principal objetivo ampliar o conhecimento sobre o tratamento de lixiviados através da avaliação da toxicidade por meio de ensaios ecotoxicológicos. Foi avaliada a toxicidade aguda do lixiviado do Aterro Metropolitano de Jardim Gramacho, em Duque de Caxias RJ após os processos de tratamento por wetland e nanofiltração utilizando-se dois organismosteste de diferentes níveis tróficos (Aliivibrio fischeri e Daphnia similis). Os ensaios de toxicidade aguda com a bactéria Aliivibrio fischeri apresentaram valores de CE50 (%) na faixa de 11,75 a 96,17 para o afluente do wetland e valores de CE50 (%) na faixa de 21,60 a 86,32 para o efluente do wetland. Tanto para o afluente, quanto para o efluente do wetland, foram obtidos valores de FT ≤ 8. Para o efluente da nanofiltração, dos 6 ensaios de toxicidade aguda com a bactéria Aliivibrio fischeri, com exceção de 1 amostra, não foi observada toxicidade. Para os ensaios de toxicidade com a Daphnia similis foram obtidos valores de CE50 (%) na faixa de 24,15 a 70,71 para o afluente do wetland e valores na faixa de 19,61 a 70,71 para o efluente do wetland.

Uso de geobag como unidade integrante do sistema de tratamento de lixiviado de aterros sanitários: estudo de caso no aterro sanitário de Rio das Ostras, RJ.

O objetivo do estudo foi avaliar o processo de tratamento de lixiviados de aterros sanitários combinado com lodos de fossa séptica com o uso de geobags. Foram realizadas amostragens no Aterro Sanitário de Rio das Ostras, onde foram coletadas amostras do lixiviado bruto, da lagoa de mistura de lodo de fossa séptica e lixiviado que constitui o afluente dos geobags, do efluente dos geobags, da entrada do wetland e da saída do wetland. Todas as amostras foram submetidas a análises físico-químicas (pH, condutividade, DQO, COD, nitrogênio amoniacal, série de sólidos), e ensaio de toxicidade com organismos-teste pertencentes a três níveis tróficos diferentes (Danio rerio, Daphnia similis e Aliivibrio fischeri). Além disso, foi realizado teste de coagulação com o mesmo polímero utilizado no aterro e ensaio de equilíbrio em lote com o lodo do interior do geobag. Os resultados encontrados apontaram para uma eficiência de redução de 90% para o parâmetro DQO, 97% para sólidos suspensos totais e 52% para COD, após o tratamento pelo geobag. Foi observada uma redução na toxicidade para Danio rerio e Daphnia similis quando o lixiviado foi misturado com o lodo de fossa séptica. Para Aliivibrio fischeri, ocorreu redução na toxicidade no efluente do geobag. Esses resultados mostraram que o potencial de utilização do geobag como parte integrante de sistemas de tratamento de lixiviados, considerando-se a especificidade do estudo (tratamento combinado com lodo de fossa séptica), pode contribuir para a solução de um dos principais problemas ambientais oriundos dos aterros sanitários em municípios de médio e pequeno porte.

垃圾渗滤液场外硝化－原位反硝化脱氮协同填埋场温室气体减排

垃圾卫生填埋是国内外城市垃圾的主要处置方法。垃圾渗滤液是渗入填埋场垃圾的降水混合垃圾降解过程中产生的物质而形成的混合物，是垃圾填埋场向环境排放的主要污染物。渗滤液由于其所含高浓度有机和无机污染物，且其中很多物质有生物毒性或难生物降解，难于治理。特别是到填埋晚期，渗滤液中高浓度的氨氮更是增加了治理的难度。渗滤液场外硝化－原位反硝化是填埋场氮管理的新途径。本文利用从环境中筛选出优势硝化功能菌对渗滤液中的高浓度氨氮进行生物硝化，经硝化后的渗滤液回灌至以垃圾柱模拟的生物反应器填埋场，在填埋场内实现原位反硝化。 上述目标通过以下两部分来实现： 第一部分：渗滤液场外硝化。首先从污水厂的硝化污泥中富集并筛选出硝化功能菌，在模拟氨氮废水中优化。将驯化的硝化功能菌接种于连续式完全混合反应器（CSTR）进行高氨氮渗滤液硝化研究。在200余天的连续运行中，反应器硝化和有机物去除效果良好。在最大氨氮负荷和有机物负荷分别为0.65 g N l-1 d-1 和3.84 g COD l-1 d-1时，氨氮和COD去除率分别高于99%和57%。实验过程中发现，游离氨（FA）和溶解氧（DO）浓度对反应器中亚硝酸盐的积累影响很大。 第二部分：渗滤液原位反硝化。本文利用一个垃圾填充柱模拟生物反应器填埋场，研究了硝化渗滤液回灌对垃圾降解的影响，和回灌的硝化渗滤液中TON（总氧化态氮）对填埋场生物反应器产甲烷作用的影响。最后利用变性梯度凝胶电泳（DGGE）分析了硝化渗滤液回灌对垃圾填埋场菌群结构的影响。结果表明：回灌的TON被完全还原，反硝化为主要反应，最大TON负荷为28.6 mg N kg-1 TS d-1。当垃圾柱TON负荷大于11.4 mg N kg-1 TS d-1时，出现了产甲烷抑制，抑制作用随TON负荷的增加而加强。在此过程中，反硝化逐渐代替产甲烷作用成为填埋场内垃圾降解的主要反应，且更多产生的是清洁的氮气，而非温室气体甲烷。直到实验结束时，回灌硝化渗滤液的垃圾柱的甲烷产量仅相当于对照的2.5%，并且回灌的硝化渗滤液还加速了填埋场垃圾的降解与稳定。通过DGGE进行菌群结构分析发现，由于TON对填埋场的长期作用，反硝化菌增多而产甲烷菌减少。 Landfill still remains the chief method for MSW management around the world. Leachate is a mixture of rainfall permeating through landfill and organic and inorganic matters generated during decomposition of the wastes in the landfills, characterized as highly complicated and refractory wastewater. Ex-situ nitrification and sequential in-situ denitrification represents a novel approach to nitrogen management at landfills. In the present paper, nitrification was carried out in a continuous stirred tank reactor (CSTR) inoculated with nitrifying bacteria which were isolated from municipal WWTP of Chengdu city. The nitrified leachate from CSTR was recirculated to a lab-scale municipal solid waste (MSW) column where in-situ denitrification took place. The above object was achived through two parts as following: First, ex-situ nitification of leachate. After acclimated in simulated wastewater for 3 month, nitrifying bacteria isolated from WWTP nitrifying sludge were added to the CSTR for nitrification. The results over 200 days showed that the maximum nitrogen loading rate (NLR) and the maximum organic loading rate (OLR) was 0.65 g N l-1 d-1 and 3.84 g COD l-1 d-1, respectively. The ammonia and COD removal was over 99% and 57%, respectively. Moreover, the effects of free ammonia (FA) and dissolved oxygen (DO) on nitrification were investigated. Second, in-situ denitrification was studied in a municipal solid waste (MSW) column. Variation of nitrified leachate and its effects on the decomposition of municipal solid waste (MSW) were studied in a lab-scale MSW column to which nitrified leachate was recirculated. Additionally, DGGE was employed to investigate the microbial community of both MSW columns. The results suggested: complete reduction of total oxidized nitrogen (TON) was obtained with maximum TON load of 28.6 mg N kg-1 TS d-1 and denitrification was the main reaction responsible. Methanogenesis inhibition was observed while TON load was over 11.4 mg N kg-1 TS d-1 and the inhibition was enhanced with the increase of TON load. Denitrification gradually took over methanogenesis to become the main reaction responsible for decomposition of MSW while nitrogen gas, a clean byproduct, was generated instead. Till the end of the experiment, the average weekly methane production in the denitrification column was as low as 2.5% of that of the control, and the rate of decompition and stability of MSW was accelerated by the recirculation of the nitrified leachate.Owing to long term exposure of nitrified leachate to landfill, denitrifying bacteria increased and methanogen decreased.