IMPLANTAÇÃO E MONITORAMENTO DE ATERROS SANITÁRIOS EXPERIMENTAIS EM DIFERENTES ESCALAS. Gustavo Ferreira Simões, DSc

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1 IMPLANTAÇÃO E MONITORAMENTO DE ATERROS SANITÁRIOS EXPERIMENTAIS EM DIFERENTES ESCALAS Gustavo Ferreira Simões, DSc Professor Associado Universidade Federal de Minas Gerais Programa de Pós-Graduação em Geotecnia e Transportes Programa de Pós-Graduação em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos INTRODUÇÃO Mecânica dos Resíduos Estudo do comportamento dos sistemas de disposição de resíduos durante a operação e após o fechamento, incluindo todos os seus componentes (revestimento, cobertura, sistemas de drenagem de líquidos percolados e de gases, etc), além dos próprios resíduos, envolvendo avaliação da estabilidade e da integridade das estruturas, determinação das propriedades geotécnicas dos resíduos e proposição de modelos de comportamento. 1

2 INTRODUÇÃO Os RSU são materiais multifásicos, heterogêneos e constituídos por fase sólida, líquida e gasosa, assim como os solos. Existe uma variação do percentual das fases com o tempo devido aos processos de biodegradação, o que resulta em constantes alterações no comportamento. ENSAIOS Compressão Confinada Deformações Expulsão de Água Resistência Envoltórias Reologia Permeabilidade Capacidade de Campo Composição Teor de Umidade MONITORAMENTOS Recalques Líquidos Gases Níveis Vazões Composição Pressões Vazões Composição ANÁLISES Deformabilidade Modelos 1D e 2D Estabilidade Equilíbrio Limite 2D Corridas de Detritos Balanço Hídrico Modelos 1D: HELP Modelos 3D: MODUELO Biodegradação Moduelo APLICAÇÕES Vida Útil Segurança Análise de Risco Planos de Contingência Tratamento de Efluentes Líquidos Aproveitamento de Gases 2

3 INTRODUÇÃO Mecânica dos Resíduos Avaliação de propriedades de Resíduos Ensaios de Laboratório Amostragem e Representatividade??? Ensaios de Campo Dificuldade operacional Monitoramento de Campo e Retroanálises!!! Aterros Experimentais!!! Escalas Implantadas 1 m 3 (Silva, 25) 27 m 3 (Coelho, 25) 11 mil m 3 (Catapreta, 28) 3

4 1 m 3 (Silva, 25) Dissertação: Avaliação da influência da correção do teor de umidade na degradação anaeróbia de resíduos sólidos urbanos Aparato experimental COLETORES DE GÁS TUBOS P/ RECIRCULAÇÃO DE LIXIVIADOS TANQUES P/ COLETA DOS LIXIVIADOS DRENAGEM DO LIXIVIADO POÇO DE MONITORAMENTO (2 m prof.) CÉLULA EXPERIMENTAL 1 cm 1 cm 4

5 Aparato experimental COBERTURA FINAL TUBOS P/ RECIRCULAÇÃO MANTA ASFÁLTICA (IMPERMEABILIZAÇÃO) RSU GEOTEXTIL 15 PIEZÔMETRO E DRENAGEM DE GASES DRENAGEM DOS LIXIVADOS i=2% i=2% DRENO TESTEMUNHO (AREIA) 1 1 Aparato experimental 5

6 Aparato experimental Aparato experimental 6

7 Monitoramentos Monitoramento dos líquidos lixiviados: ph Alcalinidade total Demanda química de oxigênio (DQO) Demanda bioquímica de oxigênio (DBO) Nitrogênio (NTK e N-NH 3 ) Cloretos Monitoramento de recalques Balanço hídrico Monitoramentos ph 9, 8,5 8, 7,5 7, 6,5 6, 5,5 5, 4,5 4, Tempo de aterramento (dias) CE7a CE7b CE75 CE8 7

8 Monitoramentos 1. DQO (mg.l-1) I II III Tempo de aterramento (dias) CE7a CE7b CE75 CE8 Monitoramentos Lixiviado recirculado (mm) 35, 3, 25, 2, 15, 1, 5, 4, 35, 3, 25, 2, 15, 1, 5, Precipitação (mm), CE7a CE7b CE75 CE8 P, 8

9 27 m 3 (Coelho, 25) Dissertação: Avaliação da Influência de Camadas de Cobertura Intermediárias e Finais na Degradação de Resíduos Sólidos Urbanos e na Geração de Lixiviados Aparato Experimental COBERTURA FINAL MANTA ASFÁLTICA GEOTÊXTIL DRENO DE GÁS DRENAGEM DE LIXIVIADOS CAMADA DE DETECÇÃO DE VAZAMENTOS TUBOS PARA ADIÇÃO DE ÁGUA RSU i=2% 3 cm i=2% 3 cm 1 cm CE4 TANQUE DE COLETA DE LIXIVIADOS CE1 DRENO DE GÁS TUBOS PARA ADIÇÃO DE ÁGUA CÉLULA EXPERIMENTAL CE3 TUBO DE DRENAGEM DE LIXIVIADOS POÇO DE MONITORAMENTO 3 cm CE2 3 cm 9

10 Aparato Experimental Aparato Experimental 1

11 Aparato Experimental Aparato Experimental 11

12 Aparato Experimental Aparato Experimental 12

13 Aparato Experimental Monitoramentos Monitoramento dos líquidos lixiviados: ph Alcalinidade total Demanda química de oxigênio (DQO) Demanda bioquímica de oxigênio (DBO) Nitrogênio (NTK e N-NH 3 ) Cloretos Monitoramento de recalques Balanço hídrico 13

14 Monitoramentos 8,5 8, 7,5 ph 7, 6,5 6, CE1 CE2 CE3 CE4 5, Tempo de aterramento (dias) Monitoramentos 1. CE1 CE2 CE3 CE4 DQO (mg.l -1 ) Tempo de aterramento (dias) 14

15 Monitoramentos Precipitação Lixiviado Estimado Lixiviado Coletado mm set/4_2 out/4_1 out/4_2 nov/4_1 nov/4_2 dez/4_1 dez/4_2 jan/5_1 Período de Monitoramento jan/5_2 fev/5_1 fev/5_2 mar/5_1 mar/5_2 abr/5_1 abr/5_2 mai/5_1 mai/5_2 jun/5_1 jun/5_2 Monitoramentos 5 1 Recalque (cm) CE1 CE2 CE3 CE Tempo de aterramento (dias) 15

16 Modelagem Recalque (m),,2,4,6,8 1, 1, CE1_Monitoramento CE1_Previsão CE2_Monitoramento CE2_Previsão CE3_Monitoramento CE3_Previsão CE4_Monitoramento CE4_Previsão 1,4 Tempo de Aterramento (dias) Matrizes de Correlação CE1 Tempo de Aterramento Tempo de Aterramento Recalques ph DQO NTK N-NH 3 1,,987,635 -,773 -,843 -,932 Recalques,989 1,,7 -,764 -,854 -,962 ph,635,7 1, -,691 -,16 -,525 DQO -,773 -,764 -,691 1,,89,749 NTK -,843 -,854 -,16,89 1,,956 N-NH 3 -,932 -,962 -,525,749,956 1, (+) recalques x ph e (+) DQO x (NTK, N-NH 3 ) (-) recalques x (DQO, NTK, N-NH 3 ) 16

17 11 mil m 3 (Catapreta, 28) Tese: Comportamento de um Aterro Sanitário Experimental: Avaliação da Influência do Projeto, Construção e Operação Implantação 17

18 Implantação Implantação 18

19 Implantação Sistema de drenagem de base 19

20 Sistema de drenagem de gases Preenchimento Faixa de Trabalho Número de Passadas Inclinação da Rampa de Compactação (V:H) F 1 Faixa : 2 F 2 Faixa : 3 F 3 Faixa : 3 F 4 Faixa : 3 F 5 Faixa : 5 F 6 Faixa : 4 2

21 Equipamentos Aterramento 21

22 Camada de cobertura final 22

23 23

24 Monitoramentos Líquidos lixiviados (parâmetros físico-químicos) Sólidos (umidade e SV) Gases (composição e vazão) Recalques Balanço hídrico (vazões e nível internos de líquidos) Camada de cobertura final (umidade, sucção e temperatura) 24

25 Monitoramento de gases Dissertação: Estudo da emissão de biogás em um aterro sanitário experimental (Fernandes, 29) Monitoramento de gases 25

26 Monitoramento de gases 25 CH4 % CO2 % O2% 2 Concentração(%) Tempo(min) Monitoramento de gases Data Placa Dreno CH 4 CO 2 O 2 CH 4 CO 2 O 2 CH 4pla ca /CH 4 dreno (%) Redução CH 4 (%) 29/1/27 1 3,8 9, , /1/ , , /11/ , , /1/ , /1/ , , /4/ , , /4/ , , /5/ ,8 12, , /7/ , ,

27 Balanço hídrico Balanço hídrico 27

28 Balanço hídrico Precipitação (m 3 /mês) Vazão (m 3 /mês) jun-5 jul-5 set-5 out-5 dez-5 fev-6 mar-6 mai-6 jul-6 ago-6 out-6 dez-6 jan-7 mar-7 mai-7 jun-7 ago-7 Período (mês) Preipitação Mensal Vazão Mensal Balanço hídrico,3 FASE I FASE II FASE III FASE IV FASE V,25 Coeficiente K,2,15,1,5, maio-5 julho-5 setembro-5 novembro-5 janeiro-6 março-6 maio-6 julho-6 setembro-6 novembro-6 janeiro-7 março-7 maio-7 julho-7 Período (meses) 28

29 Balanço hídrico Altura (m) 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, Precipitação (mm), Período (dias) D1 D2 D3 D4 D5 D6 Precipitação (mm) Balanço hídrico 4, 3,5 1 Vazão de Líquidos Lixiviados (m 3 /dia) 3, 2,5 2, 1,5 1, Valores simulados Valores diários medidos Precipitação Valores semanais médios medidos ,5, Precipitação (m 3 /dia) Periodo (dias) Dissertação: Aplicação de um modelo computacional tridimensional para estimativa de balanço hídrico em aterros sanitários (Padilla, 27) 29

30 Balanço hídrico 35 Volumes de líquidos gerados acumulados (m 3 ) Final da construção Simulado Dados de campo Período (dias) Balanço hídrico 7 Líquido retido no interior do aterro (m 3 ) Final da Construção Precipitação Precipitação (m 3 /dia) 6 7 Periodo (dias) 3

31 Camada de cobertura final Camada de cobertura final 3 25, 25 2, Precipitação Acumulada (mm) , 1, Volume Armazenado (mm) 5 Precipitação Acumulada Média Barreira Capilar 5, 18/1/5 1/11/5 15/11/5 29/11/5 13/12/5 27/12/5 1/1/6 24/1/6 7/2/6 21/2/6 7/3/6 21/3/6 4/4/6 18/4/6 2/5/6 16/5/6 3/5/6 13/6/6 27/6/6 11/7/6 25/7/6 8/8/6 22/8/6 5/9/6 19/9/6 3/1/6 17/1/6 31/1/6 14/11/6 28/11/6 12/12/6 26/12/6 9/1/7 23/1/7 6/2/7 2/2/7 Média Evaporativa, Tempo 31

32 Camada de cobertura final Volume Armazenado Programa Evap Campo F4 Campo F5 Campo F6 Programa Cap Campo F1 Campo F Dias Líquidos lixiviados 1, 9,5 9, 8,5 FASE I FASE II ph 8, 7,5 7, 6,5 6, 5, Período (dias) ph Limite Inferior CONAMA 357 Limite Superior CONAMA

33 Líquidos lixiviados 1. FASE I FASE II FASE I FASE II mg/l 15. g/d mg/l 1.5 g/d Período (dias) mg/l g/d Período (dias) mg/l g/d DQO DBO Líquidos lixiviados 1, FASE I FASE II 3, 1., FASE I FASE II 12 1, 2,5 1, 1 1, 2, 1, 8 mg/l 1,5 g/d mg/l 1, 6 g/d,1 1,,1 4,1,5,1 2,, Período (dias) mg/l Limite CONAMA 357 (mg/l) g/d, Período (dias) mg/l Limite CONAMA 357 (mg/l) g/d Zinco Ferro 33

34 11/3/212 Gases % 3 % % Leituras Leituras 6 O2 CH4 CO2 O2 CH4 CO2 O2 CH4 CO2 DG 1 DG 2 DG Leituras % % % Leituras Leituras Leituras O2 CH4 CO2 O2 CH4 CO2 O2 CH4 CO2 DG 4 DG 5 DG 6 Recalques Tempo (dias) ,1 -,3 Recalque (m) -,5 -,7 -,9-1,1 Reológico Hiperbólico Meruelo Composito Campo 34

35 Recalques Tempo (dias) , -,2 -,4 Recalque (m) -,6 -,8-1, -1,2 Reológico Hiperbólico Meruelo Compósito Campo Recalques Tempo (dias) , -,2 -,4 Recalque (m) -,6 -,8-1, -1,2 Reológico Hiperbólico Meruelo Compósito Campo 35

36 PM4 PSP 1 Pátio de compostagem II CX D Á GU A PSP 1 PM3 PM5 PM6 RUA PAMPULHA PM7 PM8 ETC - AMARELA PM1 PM9 11/3/212 ATERRO SANITÁRIO Belo Horizonte ATERRO EXPERIMENTAL Cór rego d os Coque ir os COLCHÃ O RE NO Pátio de compostagem I DISP. RESIDUOS SERVIÇOS DE SAÚDE LAGOA LAGOA ATERRO DE INERTES/RCD CONTAGEM - BR 4 - BELO HORIZONTE VIA DE TERRA ÁREAS DE DISPOSIÇÃO DE RSU VIA DE ACESSO VIA PERIMETRAL REPRESA DA PAMPULHA VENDA NOVA NORTE NORDESTE PAMPULHA ATERRO SANITÁRIO BELO HORIZONTE NOROESTE LESTE OESTE CENTRO-SUL ESTADO DE MINAS GERAIS BARREIRO ATERRO SANITÁRIO Belo Horizonte 36

37 ATERRO SANITÁRIO Belo Horizonte ATERRO SANITÁRIO Belo Horizonte Medidor Berma H inicial Berma V inicial Recalque vertical: V atual Movimentação horizontal: H atual Movimentação resultante 37

38 ATERRO SANITÁRIO Belo Horizonte ATERRO SANITÁRIO Belo Horizonte 38

39 Outros Trabalhos Dissertação: Avaliação da resistência de resíduos sólidos urbanos por meio de ensaios de cisalhamento direto em equipamento de grandes dimensões (Martins, 26) Outros Trabalhos Tensão Cisalhante (kpa) Ensaio 3 2kPa Ensaio 3 1kPa Ensaio 3 5kPa Ensaio 1 2kPa Ensaio 1 1 kpa Ensaio 1 5kPa Deslocamento (mm) 39

40 Outros Trabalhos Estudo experimental e analítico-computacional de corridas de massa aplicação aos aterros de disposição de resíduos sólidos urbanos (Oliveira, 27) Outros Trabalhos 4

41 Outros Trabalhos ATERRO SANITÁRIO 41

42 Outros Trabalhos Deslocamento (m) Caso 1 Caso 2 Caso Ângulo de Atrito ( ) Outros Trabalhos Deslocamento (m) Caso 1 Caso 2 Caso ru 42

43 Outros Trabalhos 5 Caso 1 Caso 2 Caso 3 Deslocamento (m) Viscosidade Dinâmica ( (kpa.s) Comentários Finais Complexidade do comportamento geomecânico dos RSU Necessidade da associação de ensaios (campo e laboratório) a programas de monitoramento de aterros operando em diferentes escalas para o entendimento do comportamento geomecânicos dos RSU Importância das parcerias entre universidades e empresas públicas e privadas para a implantação e monitoramento de aterros experimentais de grandes dimensões Importância do monitoramento e análise de aterros reais 43

44 AGRADECIMENTOS Prefeitura de Catas Altas 44