O chorume em estudo é oriundo da cidade de Cachoeira Paulista-SP, apresentando baixa biodegradabilidade, devendo ser pré-tratado por um processo oxidativo. O objetivo desse trabalho foi obter um modelo neural em conjunto com análises estatísticas que representassem a degradação do chorume in natura pelo processo foto-Fenton solar, em função da redução da demanda química de oxigênio (DQO). Redes neurais apresentam-se como uma alternativa para a modelagem de processos não-lineares como os processos oxidativos avançados, que envolvem um grande número de variáveis de controle e complexas reações envolvidas. O processo fotocatalítico foi otimizado por um planejamento fatorial fracionado (24-1) em duplicata e triplicata no ponto central, sendo as variáveis de entrada em três níveis: pH, radiação solar e concentrações de H2O2 e Fe2+. O sistema de tratamento em escala de bancada utilizou um reator batelada, com volume constante (3 L) de chorume, vazão 13 L min-1 e 2-h de reação. A otimização do processo mostrou que o efeito individual de cada variável de entrada deve operar em seu maior nível, sendo que a variável Fe2+ teve significância na forma combinada. A redução percentual de DQO do melhor experimento foi de 88,7 %, sendo esta avaliada em um custo de R$ 126,67 m-3 de chorume. O processo de degradação foi modelado via redes neurais feedforward backpropagation, com coeficientes de correlação linear para os conjuntos de treinamento, validação e teste acima de 0,9, indicando alta predição e generalização do modelo neural proposto.

This study sought to obtain a neural model and statistical analyzes that represented the degradation of leachate in natura by the solar photo-Fenton process, according to the reduction of chemical oxygen demand (COD). The study used leachate from the town of Cachoeira Paulista-SP, which had low biodegradability and required pre-treatment by an oxidative process. Neural networks are presented as an alternative for the modeling of nonlinear processes such as advanced oxidation processes, which involve a large number of control variables and complex reactions. The photo-catalytic process was optimized by a fractional (24-1) factorial design in duplicate and triplicate, with the center point being the input variables at three levels: pH, solar radiation and concentrations of H2O2 and Fe2+. The treatment system used an open reactor in bench scale with a constant volume (3 L) of leachate flow of 13 L min-1 and a 2-h reaction. The optimization process showed that the individual effect of each input variable should operate at its highest level, and that the variable Fe2 + was significant for the combination. The percentage reduction of COD of the best experiment was 88.7%, which is valued at a cost of R$126.67 m-3. The degradation process was modeled via feedforward backpropagation neural networks with linear correlation coefficients for the training sets, validation and test above 0.9, indicating high prediction and generalization of the proposed neural model.

O objetivo deste trabalho foi estudar o tratamento de líquido percolado de aterro sanitário in natura, a partir da combinação de processos oxidativos avançados. Mais especificamente, comparou-se a catálise heterogênea (com TiO2) versus catálise homogênea (com H2O2), ambas fotoirradiadas com luz solar. O líquido percolado utilizado foi proveniente do aterro sanitário da cidade de Cachoeira Paulista, Estado de São Paulo, Brasil. Tais experimentos foram realizados em um reator semi-batelada aberto para a absorção das radiações UV solar, com tempo de reação de 120 min. Os fatores estudados para comparar os dois processos catalíticos foram: diluição do líquido percolado, concentração de TiO2 na placa, quantidade de H2O2 em excesso e pH. Os fatores e seus respectivos níveis (-1, 0 e 1) foram organizados em um planejamento fracionado 2(4-1) em duplicata e com triplicata no ponto central, resultando em uma matriz experimental com 19 tratamentos. O líquido percolado apresentou baixa degrabilidade, com reduções de NOPC após tratamentos fotocatalíticos variando de 1% até no máximo 24,9%. Quando se considera cada fator isoladamente, nem a catálise homogênea com H2O2 e nem a heterogênea com TiO2 conseguiram degradar o líquido percolado, não resultando em reduções significativas nos teores de NOPC. Por outro lado, o uso combinado da catálise com H2O2 e TiO2 resultou nas maiores reduções do NOPC. A condição ótima para redução do NOPC foi obtida em pH 7, diluição líquido percolado:água na proporção 1:1 (v v¹), excesso de 12,5% de H2O2 e revestimento da placa do reator com 0,025 g cm-2 de TiO2.

The objective of this work was to study the treatment of landfill leachate liquid in nature, after the use of a combination of advanced oxidation processes. More specifically, it compared heterogeneous catalysis with TiO2 to homogeneous catalysis with H2O2, both under photo-irradiated sunlight. The liquid used for the study was the leachate from the landfill of the city of Cachoeira Paulista, São Paulo State, Brazil. The experiments were conducted in a semi-batch reactor open to the absorption of solar UV radiation, with 120 min reaction time. The factors and their respective levels (-1, 0 and 1) were distributed in a experimental design 2(4-1) with duplicate and triplicate in the central point, resulting in an array with 19 treatment trials. The studied factors in comparing the two catalytic processes were: liquid leachate dilution, TiO2 concentration on the reactor plate, the H2O2 amount and pH level. The leachate had low photo-catalytic degradability, with NOPC reductions ranging from 1% to a maximum of 24.9%. When considering each factor alone, neither homogeneous catalysis with H2O2, nor heterogeneous catalysis with TiO2, could degrade the percolated liquid without significant reductions (5% level) in total NOPC. On the other hand, the combined use of homogenous catalysis with H2O2 and heterogeneous catalysis H2O2 resulted in the greatest reductions in NOPC. The optimum condition for the NOPC reduction was obtained at pH 7, dilution of percolated:water at 1:1 (v v-1) rate; excess of 12.5% H2O2 and coating plate reactor with 0.025 g cm-2 TiO2.

O Chorume da cidade de Cachoeira Paulista apresenta uma relação DBO/DQO de aproximadamente 0,45. Apesar de apresentar fração de matéria orgânica biotratável, existe também a presença de material orgânico refratário no lixiviado, sendo necessário a utilização de processo de tratamento não convencional de efluentes. Utilizou-se neste tratamento o oxidante ozônio, na presença do íon férrico, o qual atua como catalisador na formação de radicais hidroxilas. O ozônio foi gerado por um sistema de discarga elétrica (efeito corona) com passagem de oxigênio de alta pureza. Foram tratados 900 ml de chorume in natura em um reator de borossilicato encamisado. A variável resposta analisada foi a concentração do Carbono Orgânico Dissolvido (DOC). Foram utilizados dois planejamentos exploratórios variando a vazão de O2 alimentada ao gerador, concentração de ferro (III) e potência do ozonizador, a fim de encontrar o ponto ótimo proporcional a maior taxa de degradação da matéria orgânica. Nestes planejamentos exploratórios foi possível se atingir uma porcentagem de degradação de DOC da ordem de 81,25 %.

Leachates exhibiting an unstable ratio of biochemical oxygen demand (BOD) and chemical oxygen demand (COD) of approximately 0.45 are typical of new landfills in the City of Cachoeira Paulista, Brazil. Although the organic matter portion is bio-treatable, the presence of refractory leached organic material requires unconventional effluent-treatment processes. Leachate treatment with ozone oxidation, in the presence of ferric ions, acts as catalyst in the formation of hydroxyl radicals. Ozone was obtained by corona-discharge from high-purity O2 gas. The treatment was performed in natura in a jacketed borosilicate glass reactor containing 900 ml of leachate. The analyzed response variable was expressed as the concentration of dissolved organic carbon (DOC). In order to determine the optimal proportions to produce the greatest degradation rate for organic materials, variations in experimental O2 flow-fed to the generator, the Fe(iii) concentration, and the output of the ozonator were conducted over two experimental runs. Experimental models showed a DOC degradation on the order of 81.25%.

COD is an important parameter to estimate the concentration of organic contaminants. The closed system technique with the use of K2Cr2O7 is the most important one, however, it has the inconvenience to suffer positive chemical interferences from inorganic compounds such as Fe2+ and H2O2 (not enough reported in the literature). This paper considers a statistical-experimental set capable to validate a empirical mathematical model generated from a 23 experimental design, in the presence of Fe2+ and H2O2. The t test shows that mathematical model has 99,99999% confidence degree and the experimental validation test indicates absolute mean error of 4,70%.