Evaluation of the Performance of Different Coagulants in the Treatment of Leachate from a Landfill: A Study of FeCl₃, FeSO₄, and Al₂(SO₄)₃

Abstract

Landfill leachate poses significant environmental and public health risks due to its high content of organic matter, color, nitrogenous compounds, and heavy metals. Stabilized leachates, in particular, are characterized by low biodegradability, necessitating the application of alternative treatment methods. In this study, the effectiveness of the coagulation–flocculation process for the treatment of stabilized landfill leachate was investigated. Ferric sulfate (FeSO₄), ferric chloride (FeCl₃), and aluminum sulfate (Al₂(SO₄)₃) were used as coagulants, and the optimum pH and dosage values were determined using jar test experiments. All experiments were conducted at pH 7, with polyaluminum chloride (pAC) applied as a coagulant aid. The results indicated that the addition of 2 g FeSO₄ with 1 mL pAC achieved the highest color removal efficiency of 84%, outperforming the other coagulants. These findings demonstrate that the coagulation–flocculation process is an effective, feasible, and cost-efficient pre-treatment option for stabilized landfill leachate.

Keywords

• Landfill leachate
• coagulation
• flocculation
• ferric chloride
• ferric sulfate
• aluminum sulfate

Düzenli Depolama Sahası Sızıntı Suyunun Arıtımında Farklı Koagülantların Performansının Değerlendirilmesi: Fecl₃, Feso₄ Ve Al₂(So₄)₃ Örneği

Öz

Düzenli depolama sahalarından kaynaklanan sızıntı suları; yüksek organik madde içeriği, renk, azotlu bileşikler ve ağır metaller nedeniyle çevre ve insan sağlığı açısından önemli riskler oluşturmaktadır. Özellikle stabilize olmuş sızıntı sularının biyolojik olarak zor parçalanabilir yapısı, alternatif arıtma yöntemlerinin uygulanmasını gerekli kılmaktadır. Bu çalışmada, stabilize bir çöp sızıntı suyunun arıtımında koagülasyon–flokülasyon yönteminin etkinliği araştırılmıştır. Koagülant olarak demir sülfat (FeSO₄), demir klorür (FeCl₃) ve alüminyum sülfat (Al₂(SO₄)₃) kullanılmış; optimum pH ve dozaj değerleri jar testi deneyleri ile belirlenmiştir. Deneyler pH 7 koşullarında yürütülmüş ve yardımcı koagülant olarak polialüminyum klorür (pAC) ilave edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, 2 g FeSO₄ ve 1 mL pAC ilavesi ile %84 oranında renk giderimi sağlanmış olup, bu değer diğer koagülantlara kıyasla daha yüksek bulunmuştur. Sonuçlar, koagülasyon–flokülasyon prosesinin stabilize sızıntı sularının ön arıtımında etkili, uygulanabilir ve ekonomik bir yöntem olduğunu göstermektedir.

Anahtar Kelimeler

• Çöp Sızıntı Suyu
• Koagülasyon
• Flokülasyon
• Demir (3) Klorür
• Demir (4) Sülfat
• Alum (4) Sülfat

References

1. 1. Amokrane, A., Comel, C., & Veron, J. (1997). Landfill leachates pretreatment by coagulation–flocculation. Water Research, 31(11), 2775–2782.
2. 2. Christensen, T. H., Kjeldsen, P., Bjerg, P. L., Jensen, D. L., Christensen, J. B., Baun, A., Albrechtsen, H. J., & Heron, G. (2001). Biogeochemistry of landfill leachate plumes. Applied Geochemistry, 16(7–8), 659–718.
3. 3. Deng, Y., & Englehardt, J. D. (2007). Treatment of landfill leachate by the Fenton process. Water Research, 40(20), 3683–3694.
4. 4. Kjeldsen, P., Barlaz, M. A., Rooker, A. P., Baun, A., Ledin, A., & Christensen, T. H. (2002). Present and long-term composition of MSW landfill leachate: A review. Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 32(4), 297–336.
5. 5. Renou, S., Givaudan, J. G., Poulain, S., Dirassouyan, F., & Moulin, P. (2008). Landfill leachate treatment: Review and opportunity. Journal of Hazardous Materials, 150(3), 468–493.
6. 6. Tatsi, A. A., & Zouboulis, A. I. (2002). A field investigation of the quantity and quality of leachate from a municipal solid waste landfill in a Mediterranean climate. Advances in Environmental Research, 6(3), 207–219.
7. 7. Öztürk, İ. (Ed.). (2010). Sızıntı suyu yönetimi ihtisas komisyonu raporu. Ankara: T.C. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı, Çevre Yönetimi Genel Müdürlüğü.
8. 8. Aziz, H. A., Alias, S., Adlan, M. N., Asaari, F. A. H., & Zahari, M. S. (2007). Colour removal from landfill leachate by coagulation and flocculation processes. Bioresource Technology, 98(1), 218–222.

9. 9. Mariam, T., & Nghiem, L. D. (2010). Landfill leachate treatment using hybrid coagulation–nanofiltration processes. Desalination, 250(2), 677–681.
10. 10. Bolto, B., & Gregory, J. (2007). Organic polyelectrolytes in water treatment. Water Research, 41(11), 2301–2324.
11. 11. Foo, K. Y., & Hameed, B. H. (2009). An overview of landfill leachate treatment via activated carbon adsorption process. Journal of Hazardous Materials, 171(1–3), 54–60.
12. 12. Gregory, J., & Barany, S. (2011). Adsorption and flocculation by polymers and polymer mixtures. Advances in Colloid and Interface Science, 169(1), 1–12.
13. 13. Tatsi, A. A., Zouboulis, A. I., Matis, K. A., & Samaras, P. (2003). Coagulation–flocculation pretreatment of sanitary landfill leachates. Chemosphere, 53(7), 737–744.
14. 14. Amokrane, A., Comel, C., & Veron, J. (1997). Landfill leachates pretreatment by coagulation–flocculation. Water Research, 31(11), 2775–2782.
15. 15. Kurniawan, T. A., Lo, W. H., & Chan, G. Y. S. (2006). Physico-chemical treatments for removal of recalcitrant contaminants from landfill leachate. Journal of Hazardous Materials, 129(1–3), 80–100.