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Disciplina: Manejo de Resíduos Sólidos

Pós-graduação em Engenharia Civil e Ambiental

Pós-graduação em Ciências Ambientais

9 – Dimensionamento de Chorume

Professor: Sandro Donnini Mancini

Sorocaba, Outubro de 2018.

Instituto de Ciência e Tecnologia de Sorocaba

Aterro Bandeirantes – Perus, São Paulo-SP- desativado

2

Aterro Sítio São João – Av. Sapopemba, São Paulo-SP- desativado

Sistemas com capacidade de receber e acondicionar por longo período os resíduos

sólidos de forma segura e confiável

Aterros para ResíduosAterros para Resíduos

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

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

5

Aterro

Terra de Cobertura

Lixo aterrado

Drenagem

Camada Vegetada

6

Balanço hídrico de um Aterro

Precipitação (P)

Escoamentosuperficial (ES)

Líquido drenado (chorume)

Evapotranspiração (EP)

Cobertura

Lixo aterrado

Drenagem

Armazenamento (AS)

Percolado

Infiltração (I)

O quanto chove (P) menos o quanto escoa (ES) é o quanto infiltra (I) e pode evapotranspirar (EP) e umedecer o solo.

O quanto infiltrou menos o quanto evapotranspirou é o quanto pode ser 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.

Logo, a percolação (PER) é o quanto precipitou menos o quanto escoou menos o quanto evapotranspirou e menos o quanto ficou no solo.

Precipitação (P), em valores médios mensais;

Escoamento superficial (ES = C’.P)C’ = coeficiente de escoamento superficial - relacionado às características do solo como compactação, presença de água e declividade;

Infiltração (I = P-ES), referente à valores médios de infiltração;Armazenamento de água no solo (AS), para meses chuvosos, usar valor máximo (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;

Evapotranspiração potencial (EP) obtida de modelos, com dados mensais.

Precipitação (P)

Escoamento superficial (ES)

Líquido drenado (chorume)

Evapotranspiração (EP)

Cobertura

Lixo aterrado

Drenagem

Armazenamento (AS)

Percolado

Infiltração (I)

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Mês chuvoso

Precipitação (P)

Escoamentosuperficial (ES)

Líquido drenado (chorume)

Evapotranspiração (EP)

Cobertura

Lixo aterrado

Drenagem

Armazenamento (AS)

Percolado

Infiltração (I)Chove muito, logo infiltra muito e evapora boa parte, mas I-EP>0.

Como solo está encharcado, ∆AS =0, toda a diferença de I-EP = Percolado

Mês Seco

Precipitação (P)Escoamentosuperficial (ES)Evapotranspiração (EP)

Cobertura

Lixo aterrado

Drenagem

Armazenamento (AS)Infiltração (I)

Chove pouco, logo infiltra pouco, solo perde água para a camada vegetada e evapora tudo: I-EP < 0, ∆AS<0.

Não há percolado.

8

Precipitação (P), em valores médios mensais;

Escoamento superficial (ES = C’.P)

Infiltração (I = P-ES), referente à valores médios de infiltração;Armazenamento de água no solo (AS), para meses chuvosos, usar valor máximo (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;

Evapotranspiração potencial (EP) obtida de modelos, com dados mensais;

Evapotranspiração real (ER), que é a quantidade real de perda de água durante dado mês: 1) para meses secos: ER = EP + [(I- EP) - ∆AS]

ER = I - ∆AS

2) para meses chuvosos: ER = EP;

Percolação (PER) = P - ES - ∆AS - ER

Precipitação (P)

Escoamento superficial (ES)

Líquido drenado (chorume)

Evapotranspiração (EP)

Cobertura

Lixo aterrado

Drenagem

Armazenamento (AS)

Percolado

Infiltração (I)

Mês chuvosoPrecipitação (P)Escoamentosuperficial (ES)

Líquido drenado (chorume)

Evapotranspiração (EP)

Cobertura

Lixo aterrado

Drenagem

Armazenamento (AS)

Percolado

Infiltração (I)

Chove muito, logo infiltra muito e evapora boa parte, mas I-EP>0.

Como solo está encharcado, ∆AS =0, toda a diferença de I-EP = Percolado

Percolação (PER) = P - ES - ∆AS - ERPercolação (PER) = P - ES - EP

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Mês SecoPrecipitação (P)Escoamentosuperficial (ES)Evapotranspiração (EP)

Cobertura

Lixo aterrado

Drenagem

Armazenamento (AS)Infiltração (I)

Chove pouco, logo infiltra pouco, solo perde água para a camada vegetada e evapora tudo: I-EP < 0, ∆AS<0.

Não há percolado.

Percolação (PER) = P - ES - ∆AS - ERPercolação (PER) = P - ES - ∆AS - {EP + [(I- EP) - ∆AS] }

Percolação (PER) = P – ES - ∆AS - EP - I + EP + ∆ASPercolação (PER) = P – ES - I Percolação (PER) = I – I = 0

http://www.ciiagro.sp.gov.br/ciiagroonline/Listagens/BH/LBalancoHidricoLocal.asp (*)

http://www.ciiagro.sp.gov.br/ciiagroonline/MenuMonClim.htm(*)

BASE DE DADOS CLIMATOLÓGICOS

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Exemplo: solo siltoso, declividade 4%

Consideração: mês chuvoso → acima de 100 mm

Mês chuvoso: C’ = 0,35 x 0,53 = 0,1855 ~ 0,19Mês seco = C’ = 0,35 x 0,40 = 0,14

C’ = C x α = valores encontrados em livros da área;

http://www.unipacvaledoaco.com.br/ArquivosDiversos/MANUAL_DO_ATERRO.pdf

DADOS SOBRE SOLOS

Ex:

Parâmetro

Meses

Anualjan fev mar abr maio jun jul ago set out nov dez

EP (mm) 121 110 110 82 61 50 48 64 76 93 103 115 1.033

P (mm) 256 202 190 108 57 31 12 19 66 117 138 232 1.426

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 44,1

I = P – ES (mm) 207 164 154 87,5 49 26,7 10,3 16,3 56,8 94,8 112 188 1.166

I-EP (mm) 86,4 53,6 43,9 5,48 -12 -23 -38 -48 -19 1,77 8,78 72,9 133

AS (mm) 50 50 50 50 46 40 31 22 20 50 50 50

∆AS (mm) - - - - -4 -6 -9 -9 -2 30 - -

ER (mm)* 121 110 110 82 53 32,7 19,3 25,3 58,8 93 103 115 923

PER (mm) 86,4 53,6 43,9 5,48 0 0 0 0 0 1,77 8,78 72,9 273

Resultado do balanço hídrico

Em vermelho: Ciiagro (* ER pode ser calculada de EP ou é igual a EP – meses chuvosos) Alaranjado: deve ser obtidas em campo ao menos granulometria (para definição de siltoso,

arenoso ou argiloso) e declividade

11

No exemplo, dimensionamos que serão gerados 273 mm de chorume por ano.

O que isso significa?

Significa então que serão gerados 273 litros de chorume a cada metros quadrados de aterro.

Volume de Chorume Gerado = Percolado x ÁreaVolume de Chorume Gerado = Percolado x Área

Exemplo de cálculo de volume dechorumeAterro para 250 mil pessoaspor 20 anos

Área Total para disposição de resíduos = 105.033 m

2

12

Célula 1

47.324 m2

Aproveitando talude natural

Área Total para disposição de resíduos = 105.033 m

2

Célula 2

81.351 m2

Cobrindo Célula 1 e mais um trecho no

nível de resíduo aterrado na célula 1.

Área Total para disposição de resíduos = 105.033 m

2

13

Célula 2

83.569 m2

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 = 105.033 m

2

Célula 3

103.303 m2

Cobrindo Célula 2B e mais um

trecho no nível de resíduo

aterrado na célula 2B.

Área Total para disposição de resíduos = 105.033 m

2

14

Célula 3

105.033 m2

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 = 105.033 m

2

Célula

Área

ocupada

(m2)

Meses

Anualjan fev mar abr maio jun jul ago set out nov dez

C-1 47.324 4089 2537 2078 259 0 0 0 0 0 84 416 3450 12.919

C-2 81.351 7029 4360 3571 446 0 0 0 0 0 144 714 5930 22.209

C-2A 83.569 7220 4479 3669 458 0 0 0 0 0 148 734 6092 22.814

C-2B 83.569 7220 4479 3669 458 0 0 0 0 0 148 734 6092 22.814

C-3 103.303 8925 5537 4535 566 0 0 0 0 0 183 907 7531 28.202

C-3A 105.033 9075 5630 4611 576 0 0 0 0 0 186 922 7657 28.674

C-3B 105.033 9075 5630 4611 576 0 0 0 0 0 186 922 7657 28.674

C-3C 105.033 9075 5630 4611 576 0 0 0 0 0 186 922 7657 28.674

Volumes resultantes de percolado por célula de aterro (m3)

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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 0,0b

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

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, 2013.

TEOR DE UMIDADE DOS RESÍDUOS DE SOROCABA: 39,91%

16

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 250.000 kg por dia ou 91.250.000 kg por ano. Se 39,91% é água são 36.417.875 kg de água ou 36.417.875 litros de água ou 36.417 m3.

No início da operação do aterro, célula C1, se gerava ~13.000 m3/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 ~30.000 m3/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

Fases

Com

posi

ção

do c

horu

me

Tempo

pH

DQO

Ácidosvoláteis

Fe, Zn

•Fase I -Adaptação

•Fase II -Transição

•Fase III - Fase ácida

•Fase IV -Metanogênese

•Fase V - Fase de Maturação

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Valores (mg/l)

Características Novos aterros (menos de 2 anos)

Aterros antigos

Faixa de variação

Típico (mais de 10 anos)

DBO5 2.000-30.000 10.000 100-200

COT 1.500-20.000 6.000 80-160

DQO 3.000-60.000 18.000 100-500

Sólidos supensos totais 200-2.000 500 100-400

Nitrogênio orgânico 10-800 200 80-120

Nitrogênio amoniacal 10-800 200 20-40

Nitrato 5-40 25 5-10

Fósforo total 4-100 30 5-10

Alcalinidade como

CaCO3

1.000-10.000 3.000 200-1.000

pH 4,5-7,5 6 6,6-7,5

Dureza total como CaCO3

300-10.000 3.500 200-500

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

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Precipitação química

Ammonia Stripping

Filtro anaeróbio

Lagoa aerada

Lodo ativado oufiltro biológico

Lagoa facultativa

Cloração

Tratamento terciário

Chorume novo− Se muito N-NH 3 e

metais

Chorume novo− Se DBO acima de

10.000 mg/l

Chorume intermediário− Se DBO em

centenas de mg/l

Chorume velho− Se DBO em torno de

100 mg/l

Sistema de tratamentode esgotos

Grandes rios ou solo

Córregos e ribeirões

Características do chorume Local de lançamentoTipo de tratamento

McBean et al, 1995

-

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000

2003 2008 2013 2018 2023

Ano

Con

cent

raçã

o (m

g/l)

-

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

30.000

Vol

ume

anua

l de

chor

ume

(m3)

Simulação de aterro, quanto a geração de chorume e variação de sua qualidade

Decaimento da DBO

Volume anual de chorume

19

-

10.000

20.000

30.000

40.000

50.000

60.000

70.000

80.000

90.000

2003 2008 2013 2018 2023

Ano

Car

ga o

rgân

ica

(kg)

Simulação de aterro, quanto a carga orgânica

Pico de carga não ocorre no pico da vazão

Carga orgânica = DBO x volume

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

20

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

Dreno de chorume

Interceptações e drenos em declive Planos em declive

ImpermeabilizaçãoDirecionamento do

chorume

(a) (b)

(c)

30 cm

60 cm

15 cm60 cm

Liner

Brita ou cascalhoGeotêxtil

Tubo coletor

Camada drenante

Brita ou cascalho

1 m

Geotêxtil

Geomembrana4

1

Tubulação de drenagem

Solo de proteçãoda geomembrana

Areia grossa

Solo argiloso compactado

Geotêxtil

Brita

Geomembrana

Reforço de Geomembrana

Tubo dreno

21

Drenagem de Chorume

Armazenamento

22

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

cccc

Dy ⋅

+⋅−+⋅= φ

φφ 22

max tantan

1tan

2

( )φφ tantan2

2max −+⋅= c

Dy

Expressão de Moore (1983):

Expressão de Richardson e Koener (1987):

Dreno

φ

Dreno

D

x

y

L

p

y

x

o

Ápice

NA

Liner

z

c = P/KP = quantidade de percoladoK = coef. permeabilidade

23

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.

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(a) (b)

(c) (d)

Solo de cobertura (60 cm)

GeotêxtilAreia ou pedrisco paradrenagem (30 cm)

GeomebranaSolo de sub-basecompactada (60 cm)

Resíduos

Solo de cobertura (60 cm)

GeotêxtilGeonet (drenagem)

GeomembranaSolo de sub-basecompactada (60 cm)

Resíduos

Solo de cobertura (60 cm)

GeotêxtilAreia ou pedrisco paradrenagem (30 cm)

Geomebrana

Argila compactada(60 cm) ou compósito

Solo de sub-basecompactada (30 cm)

Resíduos

Solo de cobertura(30 a 60 cm)

Solo (1,5 a 2,4 m)

Geomebrana

Solo de sub-basecompactada (30 cm)

Resíduos

Sugestões de Tchobanoglous

Camada para vegetação

Argila compactada(barreira hidráulica)

Material de cobertura

Resíduos

Camada drenante

Geotêxtil

Geotêxtil

Dreno de gás

60 cm

60 cm

60 cm

min. 15 cm

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

Camada para vegetação

Material de cobertura

Resíduos

Geotêxtil

Geotêxtil

60 cm

60 cm

GeomembranaGeotêxtilGeogrid (p/ gás)

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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

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