Disciplina: Tratamento de Resíduos Sólidos e Elfuentes Gasosos. 9 Dimensionamento de Chorume. Sorocaba, Abril de 2017.

Transcrição

1 Instituto de Ciência e Tecnologia de Sorocaba Disciplina: Tratamento de Resíduos Sólidos e Elfuentes Gasosos Graduação em Engenharia Ambiental 9 Dimensionamento de Chorume Professor: Sandro Donnini Mancini Baseado nos slides elaborados pelo Prof. Dr. Jorge Hamada (FEB-UNESP) Sorocaba, Abril de Aterro Bandeirantes Perus, São Paulo-SP- desativado 1

2 Aterro Sítio São João Av. Sapopemba, São Paulo-SP- desativado Aterros para Resíduos Sistemas com capacidade de receber e acondicionar por longo período os resíduos sólidos de forma segura e confiável 2

3 1. Chorume: geração, drenagem, tratamento e destinação final 2. Cobertura e drenagem superficial 1. Chorume: geração, drenagem, tratamento e destinação final 2. Cobertura e drenagem superficial 3

4 Definição de Chorume Fase líquida da massa aterrada de resíduos, que percola através desta removendo materiais dissolvidos ou suspensos Outros denominações comuns: Percolado Lixiviado 4

5 Balanço hídrico de um Aterro Precipitação (P) Evapotranspiração (ER) Escoamento superficial (ES) Cobertura Infiltração (I) Armazenamento (AS) Lixo aterrado Percolado Drenagem Líquido drenado (chorume) 5

6 Precipitação (P), em valores médios mensais; Precipitação (P) Evapotranspiração (ER) 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); Cobertura Lixo aterrado Escoamento superficial (ES) Infiltração (I) Armazenamento (AS) Percolado 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 - EP) típico em meses secos; Armazenamento de água no solo (AS), capacidade de campo Drenagem 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: 1) para meses secos: ER = EP + [(I- EP) - AS]; 2) para meses chuvosos: ER = EP; Líquido drenado (chorume) Percolação (PER = P - ES - AS - ER) BASE DE DADOS CLIMATOLÓGICOS (*) (*) (*) 6

7 DADOS SOBRE SOLOS C = C x α = valores encontrados em livros da área; Ex: Exemplo: solo siltoso, declividade 4% Consideração: mês chuvoso acima de 100 mm Resultado do balanço hídrico Parâmetro Meses (mm) jan fev mar abr maio jun jul ago set out nov dez Anual EP P C' 0,19 0,19 0,19 0,19 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,19 0,19 0,19 ES = C. P 48,6 38,4 36,1 20,5 7,98 4,34 1,68 2,66 9,24 22,2 26,2 44,1 I = P - ES , ,7 10,3 16,3 56,8 94, I-EP 86,4 53,6 43,9 5, ,77 8,78 72,9 133 Σneg(I-EP) AS AS ER ,7 19,3 25,3 58, PER 86,4 53,6 43,9 5, ,77 8,78 72,9 273 Em vermelho: Ciiagro Alaranjado: deve ser obtidas em campo ao menos granulometria e declividade 7

8 (mesmos parâmetros aula 8) Volume de Chorume Gerado = Percolado x Área Área Total para disposição de resíduos = m2 Exemplo de cálculo de volume de chorume Aterro para 250 mil pessoas por 20 anos Célula 1 Aproveitando talude natural Área Total para disposição de resíduos = m m2 8

9 Célula m 2 Cobrindo Célula 1 e mais um trecho no nível de resíduo aterrado na célula 1. Área Total para disposição de resíduos = m 2 Célula m 2 Cobrindo Célula 2 e mais um trecho no nível de resíduo aterrado na célula 2 (chamado 2A). Há ainda sobreposição de mais uma camada (chamado 2B). Valor não é maior pois parte foi impermeabilizada. Área Total para disposição de resíduos = m 2 9

10 Célula m 2 Cobrindo Célula 2B e mais um trecho no nível de resíduo aterrado na célula 2B. Área Total para disposição de resíduos = m 2 Célula m 2 Cobrindo Célula 3 e mais um trecho no nível de resíduo aterrado na célula 3 (chamado 3A). Há ainda sobreposição de mais duas camadas (chamadas 3B e 3C). Área Total para disposição de resíduos = m 2 10

11 Volumes resultantes de percolado por célula de aterro (m 3 ) 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 A QUANTIDADE DE ÁGUA (UMIDADE) PRESENTE NOS PRÓPRIOS RESÍDUOS NÃO É IMPORTANTE? 11

12 Caracterização Gravimétrica de Sorocaba-SP, 2011 MATERIAL Massa (%) Erro (%) MATERIAL Massa (%) Erro (%) MATERIAL Massa (%) Erro (%) Restos de comida 41,4 4,1 Latas de Alumínio 0,7 1,1 PEBD (filme) 1,1 0,3 Lixo de jardim 6,8 3,0 Alumínio (outros) 0,2 0,1 PEBD (rígido) 0,1 0,1 Fezes de Animais 2,9 1,2 Latas de Aço 1,0 0,6 PP (filme) 0,4 0,0 b Lixo de Banheiro 2,7 0,4 Outros Ferrosos 0,4 0,5 PP (rígido) 0,6 0,3 Fraldas 3,2 1,3 Fios de Cobre 0,8 1,5 PS expandido 0,2 0,1 Tecidos 2,8 1,2 Vidros intactos 4,8 2,1 PS rígido 0,3 0,1 Calçados 0,5 0,2 Vidros quebrados 0,6 0,4 Outros plásticos 0,7 0,6 Papel em Bom Estado 5,6 4,3 PET (incolor) 1,4 0,3 Termofixos 0,4 0,1 Papel em Mau Estado 3,2 1,0 PET (colorido) 0,3 0,1 Eletroeletrônicos 0,6 0,9 Papel Kraft 0,7 0,4 PET (óleo) 0,3 0,2 Gesso 0,2 0,4 Papelão 5,8 1,7 PET termoformado 0,3 0,1 Cerâmicas 0,1 0,2 Longa Vida 1,7 0,5 PEAD (filme) 2,0 0,4 Construção Civil 1,8 2,7 Emb. mistas (papel/plástico) 0,2 0,2 PEAD (rígido) 1,0 0,2 Perigosos 0,5 0,2 Embalagens Metalizadas 0,4 0,1 PVC 0,4 0,6 Itens Eventuais 1,1 0,4 TEOR DE UMIDADE DOS RESÍDUOS DE SOROCABA: 39,91% Mantovani, V.A. Caracterização Detalhada dos Resíduos Sólidos Domiciliares de Sorocaba Visando Melhorias do Sistema de Coleta Seletiva. Dissertação de Mestrado. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental da UNESP. Sorocaba, Supondo que a cidade de 250 mil habitantes, do aterro considerado no exemplo desta aula, também tivesse umidade intrínseca dos resíduos igual a 39,91%. Considerando 1 kg/hab por dia, serão kg por dia ou kg por ano. Se 39,91% é água são kg de água ou litros de água ou m 3. No início da operação do aterro, célula C1, se gerava ~ m 3 /ano de chorume segundo o Balanço Hídrico. Ao final da operação do aterro, nas células 3A,3B e 3C, a geração de chorume segundo o Balanço Hídrico é de ~ m 3 /ano. Porém, os resíduos só perdem umidade na forma líquida se estiverem saturados (pode ocorrer) e se houver mobilidade (além da força da gravidade, não há mobilidade). Normalmente, resíduos biodegradáveis tem teores de umidade elevados, e esta água pode ser usada por microrganismos na biodegradação. 12

13 Qualidade do chorume Fases I II III IV V DQO Composição do chorume Ácidos voláteis ph Fe, Zn Fase I - Adaptação Fase II - Transição Tempo Fase III - Fase ácida Fase IV - Metanogênese Fase V - Fase de Maturação 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

14 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 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 Chorume velho Se DBO em torno de 100 mg/l Lagoa aerada Lodo ativado ou filtro biológico Lagoa facultativa Cloração Sistema de tratamento de esgotos Grandes rios ou solo McBean et al, 1995 Tratamento terciário Córregos e ribeirões 14

15 Simulação de aterro, quanto a geração de chorume e variação de sua qualidade Volume anual de chorume Concentração (mg/l) Decaimento da DBO Volume anual de chorume (m 3 ) Ano Simulação de aterro, quanto a carga orgânica Carga orgânica = DBO x volume Pico de carga não ocorre no pico da vazão Carga orgânica (kg) Ano 15

16 Considerações Fundamental um tanque ou lagoa de armazenamento para equalização de vazão. Em geral, o pico de carga orgânica ocorrerá bem antes do pico da vazão: Define a estratégia e os tipos de tratamento, evitando o superdimensionamento Drenagem de chorume Os liners e o sistema de drenagem trabalham conjuntamente O projeto deve considerar o tipo de liner A boa drenagem minimiza riscos de vazamentos no liner A colmatação é um grande obstáculo para o bom funcionamento do sistema: não se deve economizar nesse elemento 16

17 Geotêxtil Brita ou cascalho 30 cm Camada drenante Tubo coletor 60 cm Liner 60 cm 15 cm Geotêxtil Brita ou cascalho 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 Drenagem de Chorume 17

18 Armazenamento Dimensionamento 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 18

19 z p L NA Ápice yx Liner Dreno yo φ Dreno x y Expressão de Moore (1983): max D = c 2 2 ( + tan φ tanφ ) c = P/K y P = quantidade de percolado K = coef. permeabilidade max D Expressão de Richardson e Koener (1987): 2 D tan φ tanφ 2 = + 1 tan φ + c c c 2 c 1. Chorume: geração, drenagem, tratamento e destinação final 2. Cobertura e drenagem superficial 19

20 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. Sugestões de Tchobanoglous 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) 20

21 Composição da camada de cobertura do Tipo I e II, segundo McBean et al (1995). 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 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 21

22 22

23 23