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Aplicações de Geossintéticos

em Projetos de Tratamento de

Resíduos Sólidos

Ennio Marques Palmeira

Universidade de Brasília

UnB

Geotecnia

Programa de Pós-Graduação

em Geotecnia - UnB

Geotecnia

Programa de Pós-Graduação

em Geotecnia - UnB

Geossintéticos

• Geotêxteis (Tecidos e Não Tecidos)

• Geogrelhas

• Geocélulas

• Geomantas

• Geodrenos

• Geoespaçadores

• Geoexpandidos

• Geotiras

• Geofibras

• Geomembranas

• Geocompostos

Funções dos Geossintéticos

• Drenagem

• Filtração

• Reforço

geossintético

Q

geossintéticocomo barreira

• Separação

• Barreira

• Proteção

Geossintéticos para Filtração e

Drenagem

Não Tecido Tecido

Geotêxteis

Georredes

Geoespaçador

Geocomposto Drenante

Tubos de Geotêxteis/Geoformas

geotêxtil

areia

Também usados para desaguamento

de resíduos

geotêxtil resíduo saturado

Cortesia IGS

Cortesia IGS

Geodrenos – Drenos Eletro-cinéticos

Jones et al. (2005)

Geomembranas

Superfície rugosaSuperfície lisa

Bentonita após algum tempo de umidecimento

Geocomposto Argiloso (GCL)

argila + adesivo ou argila

geotêxtil

bentonitageotêxtil

costura

Geotubos

0

100

200

300

400

500

600

700

1970 1980 19901996

Geotêxteis

Geomembranas

Geocompostos

Georredes

Geogrelhas

GCL

Vendas (milhões de dólares)

Ano

Geossintéticos Geotecnia/AmbienteEvolução de Consumo na América do Norte

Koerner (1998)

Consumo de Geossintéticos

Tipo Brasil(m2/ano)

América do Norte(m2/ano)

Geotêxtil Não-Tecido 16 milhões465 milhões

Geotêxtil Tecido 2 milhões

Geogrelhas 150 mil 36 milhões

Geomembranas 3 milhões 84 milhões

Gecélulas, geodrenos, etc.

120 mil 32 milhões

Total 22 milhões 617 milhões

Geossintéticos em Obras de

Confinamento de Resíduos

Confinamento de RSU

Resíduos Sólidos Urbanos (RSU)

Confinamento de RSUAplicações de Geossintéticos

resíduo

sistema de impermeabilização e drenagem com geossintéticos

Confinamento de Resíduos

Confinamento de RSUCamadas de Argila Compactada

• Camadas de Argila k 10-6 a 10-9 cm/s

Algumas Desvantagens: Espessura (tipicamente entre 0,6 a 2m), ocupa considerável

volume;

Piping em camadas de argila submetidas a altas concentrações de chorumes/solventes orgânicos (metanol, ácido acético, etc.);

Ressecamento ou recalques diferenciais provocam trincamento;

Dependendo do resíduo a camada pode ser atacada;

Permeabilidade pode aumentar em até 1000 vezes dependendo do tipo de fluido (efeito da viscosidade).

Confinamento de RSUTrincamento de Argila Compactada

Confinamento de RSUGeomembranas

Vantagens:

• Controle de qualidade

• Pequena espessura

• Baixíssimo coeficiente de permeabilidade

• Aceita deformações elevadas

• Interessante quando materiais naturais são escassos

• Instalação rápida

• Tecnologia avança a cada dia

Principal limitação:

• Necessidade de bom controle de qualidade na

instalação.

água

eletrodo fonte

eletrodo remoto

A

V

eletrodos móveis para detecção de furos

dano

solo de fundação

linhas de correnteelétrica

geomembrana

Confinamento de RSUDetecção de Perfurações (Vazamentos)

Danos podem ser localizados e

reparados antes do início de

operação do sistema

Geossintéticos em Disposição de RSUGeomembranas - Aplicações

Instalação Fácil e Rápida

Geossintéticos em Disposição de RSUGeomembranas - Aplicações

Confinamento de RSUBarreiras e Drenagem com Geossintéticos

Confinamento de RSUBarreiras e Drenagem com Geossintéticos

Confinamento de RSUExigências em Alguns Países (RSU)

resíduo

1

2

3

n

12

solo natural de fundação

n

T1

T2

Tn

T1

Tn

co

be

rtura

fund

o

Número da camada

País Região(1)

Camada No. i

(1)

Material(1)

Função(1)

Estados Unidos

Cobertura 1 Solo de topo Cobertura 2 Cobertura de solo Minimizar infiltração 3 Camada drenante Drenagem 4 Geomembrana Impermeabilização 5 Argila compactada Impermeabilização 6 Camada drenante Drenagem de gas

Fundo 1 Camada de Filtro Filtração 2 Camada drenante Drenagem de fundo 3 Geomembrana Impermeabilização 4 Argila compactada Impermeabilização

Alemanha Cobertura 1 Solo de topo Cobertura 2 Camada drenante Drenagem 3 Camada de proteção

(opcional) Proteção

4 Geomembrana de HDPE Impermeabilização 5 Argila compactada Impermeabilização 6 Areia Drenagem 7 Camada drenante Drenagem de gas Fundo 1 Camada drenante Drenagem de fundo 2 Geotêxtil não tecido c/ MA

(2)

2000 g/m2

Drenagem/Proteção

3 Geomembrana de HDPE Impermeabilização 4 Argila compactada Impermeabilização 5 Solo de fundação (nivel d’água

a mais de 1 m abaixo do fundo)

Impermeabilização

Koerner & Koerner (1999)

Confinamento de PoluentesBarreiras Verticais de Geomembranas

Isolamento de Terreno Contaminado

Confinamento de PoluentesBarreiras Verticais de Geomembranas

Confinamento de PoluentesBarreiras Verticais de Geomembranas

Aplicações em Sistemas de

Tratamento de Efluentes

Tratamento de EfluentesGeomembranas - Aplicações

Tratamento de EfluentesGeomembranas - Aplicações

Colapso do solo provocou trincamento do concreto

Saída de gásCO4, H2S, CO2

Cobertura Flutuante

EscumaLodo

Entrada Saída

Saída de gásCO4, H2S, CO2

Cobertura Flutuante

EscumaLodo

Entrada Saída

• Redução de 90 a 95% da DBO

• Tempo de permanência: 4 a 7 dias

Sadlier (2005)

Sadlier (2005)

geomembrana

Cortesia IGS

Confinamento/Tratamento de EfluentesGeomembranas

Tratamento de EfluentesGeoformas/Geocontainers

Desaguamento de lodos

98.2% de fósforo capturado

82.3% de nitrogênio capturado

99.9% de redução de E. coli

100% de redução de arsênico

98.8% de redução de chumbo

99.9% de redução de mercúrio

http://geosyntheticsmagazine.com/articles/0210_f1c_tencate2.html

Tratamento de Lodos de Tanques Sépticos (Ontario, Canadá)

Após desaguamento, o material é espalhado no

campo

geocontainers

Tratamento de EfluentesGeocontainers

Jones et al. (2006)

Redução de Umidade de Lodos

Tratamento de EfluentesDrenos Eletro-Cinéticos (EKG)

Alguns Aspectos Relevantes

Relacionados a Geotêxteis

e Geomembranas

Colmatação de Drenos Granulares

Colmatação de Coluna de Dreno Granular (Rowe et al. 2000)

Material Removido de um Sistema de Coleta de Chorume Colmatado após 4 Anos de Serviço(Fleming et al. 1999)

Cegamento de Filtro Geotêxtil

Aspectos RelevantesColmatação Biológica de Sistemas Drenantes

Ensaios em Laboratório (Remigio 2006)

Aspectos RelevantesColmatação Biológica de Geotêxteis

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Tempo (dias)

1E-5

0,0001

0,001

0,01

0,1

1

k (cm

/s)

GTX GTY GTZ

Filmes de bactérias após

90 dias de ensaio

Aspectos RelevantesColmatação Biológica de Geotêxteis

Variação do Coeficiente de Permeabilidade com o Tempo (Remigio 2006)

Geotêxteis não tecidos

submetidos a fluxo de

chorume

h

geotêxtil

0 50 100 150 200 250

Altura de coluna d'água, h (cm)

0.0001

0.001

0.01

0.1

1

GTC - colmatado GTC - limpo

Perm

issiv

idade d

o

geotê

xtil (s

)

-1

O acúmulo de chorume sobre o geotêxtil colmatado pode a vir a limpá-lo...

Aspectos RelevantesColmatação Biológica de Geotêxteis

Lavagem do Geotêxtil com o Aumento da Coluna Líquida Sobrejacente

contrafluxo

geocomposto paradrenagem

Aspectos RelevantesColmatação Biológica de Geotêxteis

Alternativa de Limpeza Periódica de Drenos Geossintéticos – Retrolavagem

lixo

TP2

TP3

TP4

TP16TP7

TP11

SP1

SP2

0.5

2.0

2.01

2

0.2

camada ougeocompostodrenante

geomembrana

CL

1.00.8

Termopares (TP)

Placas de recalques (SP)

Dimensões em metros

solo de cobertura

pedregulho

Junqueira & Palmeira (2002)

0 10 20 30 40 50 60 70

Tempo (meses)

0

10.000

20.000

30.000

40.000

50.000

60.000

Colchão de areia Geocomposto drenante

Volu

me

de

eflue

nte

(L

)

Aspectos RelevantesColmatação Biológica de Geotêxteis

Ensaios em laboratório podem produzir

situações mais severas que no campo.

Areia Geotêxtil

Aspectos RelevantesRetenção de Sólidos Suspensos

lixo

TP2

TP3

TP4

TP16TP7

TP11

SP1

SP2

0.5

2.0

2.01

2

0.2

camada ougeocompostodrenante

geomembrana

CL

1.00.8

Termopares (TP)

Placas de recalques (SP)

Dimensões em metros

solo de cobertura

pedregulho

Palmeira et al. (2006)0 5 10 15 20

Tempo desde Agosto de 2001 (meses)

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

Sólid

os s

uspen

sos (

mg/L

)

Mês/Ano

Dez/01 Dez/02Ag/01 Jun/02 Jun/03

Colchão de areia

Geocomposto para drenagem

Colchão de brita

Outras Aplicações

Correlatas

Local de execução do projeto:

• Reserva Extrativista do Médio

Juruá, zona rural do município de

Carauari- AM ( 40% da

população), AM

• Comunidade São Raimundo

Tratamento de ÁguaFiltração com Geotêxteis Não Tecidos

Bernardes (2010)

Tratamento de ÁguaFiltração com Geotêxteis Não Tecidos

Bernardes (2010)

Filtração de água da chuva com geotêxtil não

tecido

Facilidade de transporte para áreas remotas

Resultados - Censo Epidemiológico

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

S. stercoralis A. lumbircoidese T. tricura A. duodenale T. solium Entamoeba

Parasitos

Nú

mero

de c

rian

ças m

en

ore

s d

e 1

2 a

no

sTratamento de ÁguaFiltração com Geotêxteis Não Tecidos

Setembro de 2008 (antes): 60% das crianças

contaminadas (6 tipos de parasitas)

Fevereiro de (2009): 19% das crianças

contaminadas (3 tipos de parasitas)

Bernardes (2010)

Tratamento de ÁguaFiltração com Geotêxteis Não Tecidos

brita

geotêxtil não tecido

águada chuva

cisterna

Geotêxtil como Auxiliar na Filtração de Água da Chuva

Cuidados a Serem Tomados

Cuidados a Serem TomadosDanos a Geomembranas

Limpar e regularizar o terreno antes da

instalação da geomembrana (usar

geotêxtil para proteger a geomembrana).

GCL sob a geomembrana pode também

ser utilizado (proteção e vedação).

Cuidados a Serem TomadosDanos a Geomembranas

Cuidados a Serem TomadosAcúmulo de Gases Sob a Geomembrana

Cuidados a Serem TomadosAcúmulo de Gases Sob a Geomembrana

Cuidados a Serem TomadosQualidade de Instalação/Controle de Qualidade

Cuidados a Serem TomadosQualidade de Instalação/Controle de Qualidade

Conclusões

• Geossintéticos são materiais modernos para Geotecnia

e Proteção ao Meio Ambiente

• Contínua evolução tecnológica e novos produtos

• Fácil instalação e possibilidade de verificação prévia de

problemas

• Alta durabilidade e controle de qualidade na fabricação

• Qualidade e controle de manuseio e instalação são

fundamentais

• Alto potencial de utilização no Brasil

www.geotecnia.unb/geossinteticos

Obrigado pela atenção.

Geossintéticos em Meio AmbienteDanos a Geomembranas

Limpar e regularizar o terreno antes da

instalação da geomembrana (usar

geotêxtil para proteger a geomembrana).

GCL sob a geomembrana pode também

ser utilizado (proteção e vedação).

Geossintéticos em Meio AmbienteDanos a Geomembranas

Geossintéticos em Meio AmbienteAcúmulo de Gases Sob a Geomembrana

Geossintéticos em Meio AmbienteAcúmulo de Gases Sob a Geomembrana

Geossintéticos em Meio AmbienteRevestimento Seqüencial

Evitar que os geossintéticos fiquem expostos às intempéries por

muito tempo sem necessidade.

Local de execução do projeto:

• Reserva Extrativista do Médio Juruá, zona rural do município de

Carauari- AM ( 40% da população), AM

• Comunidade São Raimundo

Resultados- Censo Epidemiológico

Setembro 2008 = 60% das crianças contaminadas = 6 tipos

Fevereiro 2009= 19 % das crianças contaminadas = 3 tipos

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

S. stercoralis A. lumbircoidese T. tricura A. duodenale T. solium Entamoeba

Parasitos

Nú

mero

de c

rian

ças m

en

ore

s d

e 1

2 a

no

s

Foto vencedora da competição em 2010

Geossintéticos em Meio AmbienteAparelhos para Soldas

Geossintéticos em Meio AmbienteSoldagem Manual

Geossintéticos em Meio AmbienteSoldas Localizadas no Campo

Máquina do Tipo Cunha Aquecida

Máquina de Jato de Ar Quente

Geossintéticos em Meio AmbienteMáquina de Solda por Fusão

Geossintéticos em Meio AmbienteMáquina de Solda por Fusão no Campo

Geossintéticos em Meio AmbienteMáquina de Ensaios em Soldas

Geossintéticos em Meio AmbienteEnsaios em Soldas no Campo

Ensaio com Caixa de Vácuo

Geossintéticos em Meio AmbienteEnsaios em Soldas - Ensaios Não Destrutivos

Detecção e Quantificação de

Vazamentos

água

eletrodo fonte

eletrodo remoto

A

V

eletrodos móveis para detecção de furos

dano

solo de fundação

linhas de correnteelétrica

geomembrana

Geossintéticos em Meio AmbienteDetecção de Perfurações (Vazamentos)

Geossintéticos em Meio AmbienteDetecção de Perfurações (Vazamentos)

Cortesia IGS

resíduo

geomembrana primária

geomembrana secundária

argila

subsolo

tubo (~ 100 mm dia.) p/ detecção eremoção de vazamentos

Geossintéticos em Meio AmbienteSistema para Detecção de VazamentosKoerner (1998)

resíduo

Requisitos Típicos para Barreiras

em Diferentes Países

resíduo

1

2

3

n

1

1

2

solo natural de fundação

n

T1, k1

T2, k2

Tn, kn

T1, k1

Tn, kn

coberturafundo

Número da camada

Geossintéticos em Meio AmbienteSistemas Típicos com Utilização de Geossintéticos

País - Tipo de Resíduo Região(1)

Camada No. i

(1)

Material(1)

Função(1)

Ti (mm) (1)

ki (m/s) (1)

Alemanha – Resíduos Perigosos Cobertura 1 Solo de topo Cobertura 1000 ---

2 Camada drenante-grãos 1mm) Drenagem 300 10-3

3 Camada de proteção (opcional) Proteção --- --- 4 Geomembrana de HDPE Impermeabilização --- --- 5 Argila compactada Impermeabilização 500 ---

6 Camada de solo Separação 500 ---

7 Camada drenante Drenagem de gas 300 ---

Fundo 1 Camada drenante (grãos 16-32 mm)

Drenagem de fundo 300 10-3

2 Geotêxtil não tecido c/ MA (2)

1000 g/m2

Drenagem/Proteção --- ---

3 Geomembrana de HDPE Impermeabilização 2.5 ---

4 Argila compactada Impermeabilização 1500 5x10-10

5 Solo de fundação (nivel d’água a

mais de 1 m abaixo do fundo) Impermeabilização 3000 10

-7

Alemanha – Resíduos Municipais Cobertura 1 Solo de topo Cobertura 1000 ---

2 Camada drenante Drenagem 300 10-3

3 Camada de proteção (opcional) Proteção --- --- 4 Geomembrana de HDPE Impermeabilização --- --- 5 Argila compactada Impermeabilização 500 5x10

-9

6 Areia Drenagem 500 ---

7 Camada drenante Drenagem de gas 300 ---

Fundo 1 Camada drenante Drenagem de fundo 300 10-3

2 Geotêxtil não tecido c/ MA

(2)

2000 g/m2

Drenagem/Proteção --- ---

3 Geomembrana de HDPE Impermeabilização 2.5 ---

4 Argila compactada Impermeabilização 750 5x10-10

5 Solo de fundação (nivel d’água a

mais de 1 m abaixo do fundo) Impermeabilização Menos rigor

que para RP(3)

10-7

Geossintéticos em Meio AmbienteSistemas Típicos - Koerner & Koerner (1999)

País – Tipo de Resíduo Região(1)

CamadaNo. i

(1)Material

(1)Função

(1)Ti (mm)

(1)ki (m/s)

(1)

1 Solo de topo Cobertura vegetal 1700 ---

2 Camada drenante Cobertura 300 ---

3 Geomembrana (não obrigatória) Impermeabilização --- ---4 Argila compactada Impermeabilização 500 10

-10

Cobertura

5 Areia grossa Drenagem de gas 500----

1 Camada drenante-areia ou brita Drenagem de fundo 300 10-9

2 Geotêxtil de elevada gramaturaou mistura de areia e brita c/mais de 300 mm de espessura

Drenagem de fundo/proteção

300 ---

3 Geomembrana Impermeabilização --- 10-7

4 Camada drenante-areia ou brita Detectar vazamentos ---5 Geotextil de elevada gramatura

ou mistura de areia e brita c/mais de 300 mm de espessura

Drenagem de fundo 300 ---

Dinamarca - Resíduos Municipais

Fundo

6 Mistura de areia e brita com

grãos arredondados 25 mm

Solo de base 100 ---

1 Solo de topo Cobertura 300 ---

2 Camada drenante Drenagem 300 10-4

3 Geomembrana Impermeabilização --- ---

Cobertura

4 Argila compactada Impermeabilização 1000 10-9

1 Camada drenante Drenagem de fundo 500 10-4

2 Geomembrana Impermeabilização --- ---

França - Resíduos Perigosos

Fundo

3 Formação geológica Impermeabilização 5000 10-9

1 Solo de topo Cobertura --- ---2 Camada drenante Drenagem --- ---3 Solo compactado Impermeabilização --- ---

Cobertura

4 Camada drenante Drenagem de gas --- ---1 Camada drenante Drenagem de fundo 1000 10

-4

2 Geomembrana Impermeabilização --- ---3 Formação geológica Impermeabilização 5000 10

-9

França - Resíduos Municipais

Fundo

4 Solo de fundação Impermeabilização --- 10-6

Geossintéticos em Meio AmbienteSistemas Típicos - Koerner & Koerner (1999)