Enhancing the Clarification of Azzaba Landfill Leachate Using Biocoagulants with Optimization by Box Behnken Design

Abstract

Досліджено оптимізацію процесу коагуляції–флокуляції для очищення забруднювачів у фільтраті зі сміттєзвалища Аззаба із використанням природних коагулянтів: шкаралупи волоського горіха, насіння Moringa oleifera та листя Opuntia ficus-indica. Шкаралупа волоського горіха за pH 4, дозування коагулянту 12 г/л, швидкості перемішування 300 об/хв та тривалості обробки 25 хв продемонструвала значне зниження каламутності (83,92 %) і вмісту зважених твердих частинок (92 %). Opuntia ficus-indica за pH 6, дозування коагулянту 10 г/л, швидкості перемішування 300 об/хв та тривалості обробки 20 хв – значне зниження каламутності (86 %) і вмісту зважених твердих частинок (90 %). Moringa oleifera за pH 3, дозування коагулянту 6 г/л, швидкості перемішування 300 об/хв та тривалості обробки 35 хв –істотне зменшення каламутності (91 %) і вмісту зважених твердих частинок (85 %). Додавання вапна та крохмалю як флокулянтів додатково підвищило ефективність оброблення, особливо щодо зниження каламутності. Оптимізація за методом Бокса – Бенкена (BBD) підкреслила виняткову ефективність коагулянтів, особливо їхню надзвичайну продуктивність у видаленні каламутності та зважених твердих частинок. Однак підтримання стабільності pH залишається ключовим для оптимальних результатів. Ці результати підкреслюють ефективність природних коагулянтів, особливо шкаралупи волоського горіха, в очищенні фільтрату, демонструючи перспективний підхід до екологічної реабілітації.This study focuses on optimizing the coagulation-flocculation process for treating pollutants in the leachate from Azzaba landfill, utilizing natural coagulants: walnut shells, Moringa oleifera seeds, and Opuntia ficus-indica leaves. Walnut shells, at pH 4, a coagulant dosage of 12 g/L, 300 rpm stirring speed, and 25 minutes of treatment, demonstrated remarkable reductions in turbidity (83.92 %) and suspended solids (92 %). Opuntia ficus-indica, operating under pH 6, a coagulant dosage of 10 g/L, 300 rpm stirring speed, and 20 minutes of treatment, achieved significant reductions in turbidity (86 %) and suspended solids (90 %). Moringa oleifera, functioning at pH 3, a coagulant dosage of 6 g/L, 300 rpm stirring speed, and 35 minutes of treatment, exhibited substantial decreases in turbidity (91 %) and suspended solids (85 %). Adding lime and starch as flocculants further enhanced treatment efficiency, particularly in turbidity reduction. The Box Behnken design (BBD) optimization highlighted the outstanding effectiveness of coagulants, emphasizing their exceptional performance in turbidity and suspended solids removal. However, maintaining pH stability remains pivotal for optimal results. These findings underscore the efficiency of natural coagulants, especially walnut shells, in leachate treatment, showcasing a promising approach to environmental remediation.