Disciplina: Resíduos Sólidos. 12 Dimensionamento de Chorume. Sorocaba, Abril de 2019.

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1 Instituto de Ciência e Tecnologia de Sorocaba Disciplina: Resíduos Sólidos Graduação em Engenharia Ambiental 12 Dimensionamento de Chorume Professor: Sandro Donnini Mancini 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 Evapotranspiração (ER) Cobertura Lixo aterrado Precipitação (P) Escoamento superficial (ES) Infiltração (I) Armazenamento (AS) Percolado O quanto chove (P) menos o quanto escoa (ES) é o quanto infiltra (I) e umedece o solo. Parte da água do solo umedecido pode evaporar (evapotranspirar) (ER). Quanto mais chuvoso o mês, mais úmido o solo, maior a evapotranspiração. O quanto infiltrou menos o quanto evapotranspirou é o quanto é armazenado no solo (AS), que tem uma capacidade máxima de armazenamento de água (capacidade de campo). Se já está no máximo, vai percolar. Se não está no máximo, tende a completar esse máximo. Drenagem Líquido drenado (chorume) Logo, a percolação (PER) é o quanto precipitou menos o quanto escoou menos o quanto evapotranspirou e menos o quanto precisou ficar no solo. 5

6 Precipitação (P), em valores médios mensais; Precipitação (P) Escoamento superficial (ES = C.P) C = coeficiente de escoamento superficial - relacionado às características do solo como compactação, presença de água e declividade; Evapotranspiração (ER) Escoamento superficial (ES) Infiltração (I) Cobertura Armazenamento (AS) Infiltração (I = P-ES), referente à valores médios de infiltração; Lixo aterrado Percolado Evapotranspiração potencial (EP) obtida de modelos, com dados mensais. Em meses chuvosos, ER=EP; Armazenamento de água no solo (AS), para meses chuvosos, usar valor máximo para o mês (capacidade de campo). Pode ser calculado, mas há disponível. Troca de armazenamento de água no solo ( AS), representativo da variação da quantidade de água armazenada no solo, mês a mês; Quando A = max, usar AS = 0. Drenagem Evaporação (evapotranspiração) real, que é a quantidade real de perda de água durante dado mês: 1) para meses secos: ER = I - 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 Mês chuvoso: C = 0,35 x 0,53 = 0,1855 ~ 0,19 Mês seco = C = 0,35 x 0,40 = 0,14 Ex: Araçatuba Parâmetro Meses jan fev mar abr maio jun jul ago set out nov dez Anual P (mm) 19,2 129,5 C' 0,19 0,19 ES = C. P (mm) 3,7 24,6 I = P ES (mm) 15,5 104,9 AS (mm) AS (mm) ER (mm)* PER (mm) 8,5 18,4 Em vermelho: Ciiagro (* ER foi fornecida diretamente) Alaranjado: deve ser obtidas em campo ao menos granulometria (para definição de siltoso, arenoso ou argiloso) e declividade 7

8 Resultado do balanço hídrico de um aterro qualquer Meses Parâmetro P (mm) jan fev mar abr maio jun jul ago set out nov dez Anual 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 (mm) 48,6 38,4 36,1 20,5 7,98 4,34 1,68 2,66 9,24 22,2 26,2 44, AS (mm) ER (mm)* I = P ES (mm) AS (mm) PER (mm) ,5 86,4 53,6 43,9 5, ,7 10,3 16,3 56,8 94, ,7 19,3 25,3 58, ,77 8,78 72, Em vermelho: Ciiagro (* ER pode ser calculada de EP ou é fornecida diretamente) Alaranjado: deve ser obtidas em campo ao menos granulometria (para definição de siltoso, arenoso ou argiloso) e declividade (mesmos parâmetros aula 11) 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 8

9 Célula m 2 Aproveitando talude natural Área Total para disposição de resíduos = m 2 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 9

10 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 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 10

11 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 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 PER (mm) 86,4 53,6 43,9 5, ,77 8,78 72,

12 A QUANTIDADE DE ÁGUA (UMIDADE) PRESENTE NOS PRÓPRIOS RESÍDUOS NÃO É IMPORTANTE? 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,

13 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. Qualidade do chorume I II III IV V DQO Fases 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 13

14 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 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 14

15 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 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 15

16 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 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 16

17 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 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 17

18 Drenagem de Chorume Armazenamento 18

19 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 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 19

20 1. Chorume: geração, drenagem, tratamento e destinação final 2. Cobertura e drenagem superficial 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. 20

21 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) 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 21

22 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 22

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