Membranas de osmose inversa em final de ciclo de vida recicladas e recuperadas aplicadas ao tratamento de lixiviado de aterro sanitário

Membrane technologies have shown promise in the treatment of landfill leachate due to their high pollutant removal capacity. At the same time, due to the fact that reverse osmosis (RO) membranes have a limited life cycle, the reuse and recycling of membranes at the end of their life cycle have received significant attention in academic and industrial contexts. These practices contribute to reducing the impacts caused by the disposal of membranes in landfills and allow the use of recycled membranes in less restrictive separation processes. In this context, the present study sought to develop, from end-of-life OI membranes, recycled (via oxidative treatment with commercial sodium hypochlorite) and recovered (via chemical cleaning) membranes, applied to the treatment of landfill leachate. In the first part of the study, 6 contact intensities (MR1-30,000, MR2-20,000, MR3-15,000, MR4-10,000, MR5-8,000 and MR6-6,000 ppm/h) were investigated in order to obtain membranes with good performance in leachate treatment. In the second part of the study, different chemical cleaning protocols were applied, with membranes from two sources (demineralization and desalination of water), with the aim of recovering the permeate flux of the membranes at least 85% of that specified for new commercial membranes. Among the recycled membranes produced, the MR4 membrane, with hydraulic permeability of 21.14 ± 0.06 L-h-1-m-2-bar-1 and salt rejection of 17.7%, therefore with characteristics similar to UF membranes, showed higher removal efficiency when all monitored parameters were evaluated: color: 86.1%, COD: 64.1%, and electrical conductivity: 21.1%, ammonia nitrogen: 11%. For the membranes recovered with chemical cleaning, used for demineralization, hydraulic permeability values of 4.61 (BW30-400), 5.14 (B400 LE ASD), 4.90 (BW30-XFR) were obtained, with color removal greater than 97% and COD removal ranging from 91 to 95%. Despite the modest performance of the recycled membranes in leachate treatment, none of the evaluated parameters met the federal and state legislations regarding effluent discharge standards. For the recovered membranes used in desalination, permeabilities of 6.45 (AG4040FM-1), 5.87 (AG4040FM-2) and 4.45 (AG4040FM- 3) L-h-1-m-2-bar-1 were obtained, with color removal between 86 and 99.5%. Total dissolved solids removals were higher than 99% for all recovered membranes. The permeates obtained using recovered membranes presented COD removal in accordance with the state legislation of Minas Gerais (minimum removal of 70% for landfill leachate). It is concluded that the recovered membranes represent high efficiency in leachate treatment, while the recycled membranes have the potential to be used for other less restrictive treatment processes, as well as applied as pre-treatment or post-treatment of leachate.

As tecnologias de membranas vêm se mostrando promissoras no tratamento de lixiviado de aterro sanitário devido à sua alta capacidade de remoção de poluentes. Paralelamente, devido ao fato de as membranas de osmose inversa (OI), apresentarem ciclo de vida limitado, a recuperação e a reciclagem de membranas em final de ciclo de vida vêm recebendo expressiva atenção em contextos acadêmico e industrial. Essas práticas contribuem para a diminuição dos impactos causados pelo descarte de membranas em aterros e possibilita o emprego das membranas recicladas em processos de separação menos restritivos. Nesse contexto, o presente estudo procurou desenvolver, a partir de membranas de OI em final de ciclo de vida, membranas recicladas (via tratamento oxidativo com hipoclorito de sódio comercial) e recuperadas (via limpeza química), aplicadas ao tratamento de lixiviado de aterro sanitário. Na primeira parte do estudo, foram investigadas 6 intensidades de contato (MR1-30.000, MR2-20.000, MR3-15.000, MR4-10.000, MR5-8.000 e MR6-6.000 ppm/h) com o intuito de obter membranas com bom desempenho no tratamento de lixiviado. Na segunda parte do estudo, foram aplicados diferentes protocolos de limpeza química, com membranas oriundas de duas procedências (desmineralização e dessalinização de água), com o objetivo de recuperar o fluxo de permeado das membranas ao menos em 85% do especificado para membranas comerciais novas. O desempenho das membranas estudadas foi avaliado em termos de eficiência de remoção de componentes do lixiviado e, caracterizadas mediante ensaios de permeabilidade hidráulica e de testes de rejeição salina. Dentre as membranas recicladas produzidas, a membrana MR4, com permeabilidade hidráulica de 21,14 ± 0,06 L·h-1·m-2·bar-1 e rejeição salina de 17,7 %, portanto com características similares à membranas de UF, apresentou maior eficiência de remoção quando avaliados todos os parâmetros monitorados: cor: 86,1%, DQO: 64,1%, e condutividade elétrica: 21,1%, nitrogênio amoniacal: 11%. Para as membranas recuperadas com limpeza química, utilizadas para desmineralização, foram obtidos valores de permeabilidade hidráulica de 4,61 (BW30-400), 5,14 (B400 LE ASD), 4,90 (BW30-XFR), com remoção de cor superior a 97% e remoção de DQO variando de 91 a 95%. Apesar do modesto desempenho das membranas recicladas no tratamento de lixiviado, nenhum dos parâmetros avaliados atendeu às legislações federais e estaduais no tocante aos padrões de lançamento de efluentes. Para as membranas recuperadas, utilizadas na dessalinização, foram obtidas permeabilidades de 6,45 (AG4040FM-1), 5,87 (AG4040FM-2) e, 4,45 (AG4040FM- 3) L·h-1·m-2·bar-1, com remoção de cor entre 86 e 99,5%. As remoções de sólidos dissolvidos totais foram superiores a 99% para todas as membranas recuperadas. Os permeados obtidos utilizando membranas recuperadas apresentou remoção de DQO em conformidade com a legislação estadual de Minas Gerais (remoção mínima de 70% para lixiviados de aterros sanitários). Conclui-se que as membranas recuperadas representam alta eficiência no tratamento de lixiviado, enquanto as membranas recicladas possuem potencial de serem utilizadas para outros processos de tratamento menos restritivos, assim como aplicadas como pré-tratamento ou pós-tratamento de lixiviado.

FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior