CHORUME E BIOGÁS DE ATERROS SANITÁRIOS

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1 CHORUME E BIOGÁS DE ATERROS SANITÁRIOS

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4 Aterros para Resíduos Sistemas com capacidade de receber e acondicionar por longo período os resíduos sólidos de forma segura e confiável

5 1. Chorume: geração, drenagem, tratamento e destinação final 2. Cobertura e drenagem superficial 3. Biogás: geração, drenagem e potencial energético

6 1. Chorume: geração, drenagem, tratamento e destinação final

7 Definição de Chorume Fase líquida da massa aterrada de resíduos, que percola através desta removendo materiais dissolvidos ou suspensos Outros denominações comuns: Percolado Lixiviado

8 Geração Líquido drenado do aterro, que supera a capacidade de campo da massa aterrada de resíduos, resultante de: Decomposição da matéria orgânica biodegradável Líquidos livres provenientes de alguns resíduos aterrados Água proveniente do sub-solo (aqüífero freático), que infiltra no aterro Água pluvial que infiltra no aterro (parcela mais significativa) Também existe perda de água na forma de vapor, que sai juntamente com o biogás Na prática, considera-se apenas a parcela de água pluvial que percola através da camada de cobertura do aterro

9 Balanço hídrico Precipitação (P) Evapotranspiração (ER) Escoamento superficial (ES) Cobertura Infiltração (I) Armazenamento (AS) Lixo aterrado Percolado Drenagem Líquido drenado (chorume)

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11 Precipitação (P) Precipitação (P), em valores médios mensais; Evapotranspiração potencial (EP)- obtida de modelos, com dados mensais; Escoamento superficial (ES = C.P), (C é relacionado às características do solo como compactação, presença de água e declividade); Infiltração (I = P-ES), referente à valores médios de infiltração; (I EP) : Diferença entre as quantidades de água infiltrada e evapotranspirada; Perda potencial de água acumulada, Σneg(I-EP), referente à soma mensal dos valores negativos de (I - P) típico em meses secos; Armazenamento de água no solo (AS), capacidade de campo; Evapotranspiração (ER) Cobertura Lixo aterrado Drenagem Infiltração (I) Armazenamento (AS) Percolado Escoamento superficial (ES) Líquido drenado (chorume) Troca de armazenamento de água no solo ( AS), representativo da variação da quantidade de água armazenada no solo, mês a mês; Evaporação (evapotranspiração) real, que é a quantidade real de perda de água durante dado mês: para meses secos: ER = EP + [(I- EP) - AS]; para meses chuvosos: ER = EP; Percolação (PER = P - ES - AS - ER)

12 Parâmetro (mm) Meses jan fev mar abr maio jun jul ago set out nov dez Anual EP P C' 0,18 0,18 0,18 0,15 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,15 0,18 0,18 ES I I-EP (11) (23) (38) (48) (18) Σneg(I-EP) (11) (34) (72) (119) (137) AS AS (4) (6) (9) (9) (2) ER PER (#)

13 Área Meses ocupada Célula (m 2 ) jan fev mar abr maio jun jul ago set out nov dez Anual C C C-2A C-2B C C-3A C-3B C-3C $ * +

14 2667"18719:8"7 #,--...///0/(--" /# #,--...///0/( / #,--.../( / / (/(--&/#345% #,--.../#//0/(-;(-(# /&-3<.%<.

15 Qualidade do chorume Fases I II III IV V DQO Composição do chorum me Ácidos voláteis ph Fe, Zn Tempo

16 Valores (mg/l) Características Novos aterros (menos de 2 anos) Aterros antigos Faixa de variação Típico (mais de 10 anos) DBO COT DQO Sólidos supensos totais Nitrogênio orgânico Nitrogênio amoniacal Nitrato Fósforo total Alcalinidade como CaCO 3 ph 4,5-7,5 6 6,6-7,5 Dureza total como CaCO

17 Tratamento de chorume Grande variação na qualidade e quantidade Sazonais Anuais Operacionais Qualidade dos resíduos Limitações no co-tratamento com esgotos ETEs não estão dimensionadas para tanto Legislação mais apertada (CONAMA 357/05) Tecnologias estão disponíveis Solução: Estratégia de manejo Flexibilidade do sistema

18 Características do chorume Tipo de tratamento Local de lançamento Chorume novo Se muito N-NH 3 e metais Chorume novo Se DBO acima de mg/l Precipitação química Ammonia Stripping Filtro anaeróbio Chorume intermediário Se DBO em centenas de mg/l Lagoa aerada Lodo ativado ou filtro biológico Sistema de tratamento de esgotos Chorume velho Se DBO em torno de 100 mg/l Lagoa facultativa Cloração Grandes rios ou solo 2 =>??@ Tratamento terciário Córregos e ribeirões

19 ncentração (mg/l) Co Volume anual de chorume Decaimento da DBO Volume anual de chorume (m 3 ) Ano - C=18.221, k=0,6 Volume de chorume (m3) Simulação de aterro, quanto a geração de chorume e variação de sua qualidade

20 Carga a orgânica (kg) Ano Simulação de aterro, quanto a carga orgânica

21 Considerações 5 < <0/ 6 =AB( 0, C* = 0

22 Drenagem de chorume 7 (# D 7D0 ( 0 * (B( C,0

23 Geotêxtil Brita ou cascalho 30 cm Camada drenante Tubo coletor 60 cm Liner 60 cm 15 cm Brita ou cascalho Geotêxtil 1 m (a) Interceptações e drenos em declive (b) Planos em declive Geomembrana 4 1 Tubulação de drenagem Dreno de chorume Geotêxtil Solo de proteção da geomembrana Areia grossa Direcionamento do chorume Impermeabilização (c) Brita Geomembrana Tubo dreno Reforço de Geomembrana Solo argiloso compactado

24 Drenagem de Chorume

25 Parâmetros: A taxa de escoamento de chorume; O espaçamento entre os drenos; A declividade do liner; e A espessura e permeabilidade da camada de drenante. Fundamento: redução da lâmina líquida sobre o liner, para evitar aumento de pressões e vazamentos

26 z p L NA Ápice Liner Dreno y x y o φ Dreno x 6&>?E+, D y max D = c 2 ( ) 2 + tan φ tanφ 6&#F>?EG, % -F %< F%C/ ( y max 2 D tan φ tanφ 2 = + 1 tan φ + 2 c c c c

27 2. Cobertura e drenagem superficial

28 Cobertura final Objetivos Minimização da infiltração de água do escoamento superficial; Limitar o escape de gases não controlados; Eliminar a possibilidade de proliferação de vetores; Limitar o risco potencial do aparecimento de fogo; Prover uma superfície adequada para recomposição vegetal.

29 Solo de cobertura (60 cm) Geotêxtil Areia ou pedrisco para drenagem (30 cm) Geomebrana Solo de sub-base compactada (60 cm) Resíduos Solo de cobertura (60 cm) Geotêxtil Geonet (drenagem) Geomembrana Solo de sub-base compactada (60 cm) Resíduos (a) (b) Solo de cobertura (60 cm) Geotêxtil Areia ou pedrisco para drenagem (30 cm) Geomebrana Argila compactada (60 cm) ou compósito Solo de sub-base compactada (30 cm) Resíduos Solo de cobertura (30 a 60 cm) Solo (1,5 a 2,4 m) Geomebrana Solo de sub-base compactada (30 cm) Resíduos (c) (d) Sugestões de Tchobanoglous

30 60 cm Camada para vegetação Camada drenante 60 cm min. 15 cm Argila compactada (barreira hidráulica) Geotêxtil Dreno de gás Geotêxtil 60 cm Camada para vegetação Geotêxtil Geomembrana Geotêxtil Geogrid (p/ gás) Geotêxtil 60 cm Material de cobertura 60 cm Material de cobertura Resíduos Resíduos Composição da camada de cobertura do Tipo I e II, segundo McBean et al (1995).

31 Drenagem superficial Tão importante quanto o controle de chorume é o controle de águas pluviais Princípios básicos: Impedir a entrada de água externa ao aterro Afastar o mais rápido possível as águas que precipitam sobre o aterro (declives adequados) Camadas intermediárias exigem drenagem provisória eficiente

32 3. Biogás: geração, drenagem e potencial energético

33 Componente Porcentagem (base seca) Metano Dióxido de Carbono Nitrogênio 2-5 Oxigênio 0,1-1,0 Sulfetos, dissulfetos, mercaptanas, etc. 0-0,1 Amônia 0,1-1,0 Hidrogênio 0-0,2 Monóxido de Carbono 0-0,2 Outros 0,01-0,6

34 100 Fases I II III IV V Composição do gás (% em volume) O2 N2 H 2 CO2 CH4 N2 0 Tempo O2 Fase I - Adaptação Fase II - Transição Fase III - Fase ácida Fase IV - Metanogênese Fase V - Fase de Maturação

35 Taxa de produção de gás (Nm 3 /ano) h 3/4h Tempo (anos) 2/4h 1/4h Material rapidamente degradável Taxa de produção de gás, (Nm 3 /ano) Total Gás produzido pelo material rapidamente degradável Gás produzido pelo material lentamente degradável Taxa de produção de gás (Nm 3 /ano) 4/5h h 7/10h Tempo (anos) Composição Tempo (anos) Total = cumulativo Material lentamente degradável

36 Componente Restos de Alimento Categoria Umida -de Típica (%) Massa (base úmida) Elemento Peso atômico Massa (b. seca) C H O N S Cinzas 12,01 1, ,01 32,07 Porcentual típico base seca R 55,0 70,0 16,50 48,0 6,4 37,6 2,6 0,4 5,0 Papel, papelão R 21,0 6,0 19,74 44,0 6,0 44,0 0,3 0,2 6,0 Têxteis L 5,0 10,0 4,50 55,0 6,6 31,2 4,6 0,15 2,5 Madeira L 1,1 20,0 0,88 49,5 6,0 42,7 0,2 0,1 1,5 Plástico N 8,9 2,0 8,72 60,0 7,2 22, ,0

37 4a b 2c + 3d 4a + b 2c 3d 4a b+ 2c + 3d C ahbocnd + H2O CH4 + CO2 + dnh Item Reagentes Produtos 3 C H O N H 2 O CH 4 CO 2 NH 3 a b c d ,04 Formulação de rapidamente degradáveis (R) Formulação de lentamente degradáveis (L) Pesos moleculares dos componentes (R) Pesos moleculares dos componentes (L) ,1 201,1 332,9 833,2 17,0 352,3 134,6 141,2 328,7 17,0

38 5x10 6 4x10 6 3x10 6 2x10 6 1x Tempo (anos) Produção estimada de gases (Nm 3 /ano)

39 747 HI7,4J5""" 5 K,( 7L >??M = ϕ ( ) ( ) = 26 "M=N=O,* O/" M P ( ) ( ) ϕ, 5P C, 5 0 P 7Q, 5&P 5, 50 *B P 7"C, 5(AB07"P "5, 5 P ND=&, R)AD&P 7"D, 5(AB0 )DP LD, & )DP D, ") &, )&SP O, < T /

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41 Queimador Tubo galvanizado Ancoragem Amostrador de gás Tubo flexível 100 mm Solo de acabamento Tubo de PVC 100 mm Tubo de concreto armado Tela de aço soldado Camada de concreto 2,5 cm RESÍDUOS Camada de cobertura intermediária Geotêxtil Brita Cobertura final Max. 0,025 a 0,05 H (H = espess. da camada de resíduos) Argila compactada manualmente Tubulação principal Selo de bentonita sobre geotêxtil RESÍDUOS Material de cobertura Tubo de PVC de 150 a 200 mm ranhurado Brita Resíduos Brita Geotêxtil Camada de proteção da geomembrana Camada de solo compactado Brita Geotêxtil Areia grossa Tubo dreno Rebaixo sob o dreno

42 Protetor de chama Queimador (flare) Variável 0,6 m 3,0 m Botijão de gás (opcional) Solo compactado Luva (adaptador) Tubo perfurado de aço ou PVC 50 a 75 mm Brita 2 ou 3 Tubo de PVC 100 a 150 mm Camada de cobertura final Tubo perfurado 4 x 12 mm a cada 150 mm mín. 1,0 m 30 cm 1 m de selo de areia com bentonita sobre geotêxtil 1,2 m de pedrisco Tubo de 200 mm Resíduos Geotêxtil (opcional) 0,6 m

43 Aproveitamento energético O gás bruto de aterro apresenta um poder calorífico entre e kj/m 3, enquanto o gás natural aproximadamente kj/m 3 O tratamento inclui a remoção de condensado (umidade), particulados, gás carbônico, sulfeto de hidrogênio e nitrogênio Problemas associados ao processamento: corrosão, condensação, e variação na quantidade