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Manual

Projeto, Operação e Monitoramento de Aterros Sanitários

Geraldo Antônio Reichert [email protected]

2007

Projeto, Operação e Monitoramento de Aterros Sanitário - Reichert, G.A. (2007)

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SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ...................................................................................................................... 1

1.1 Objetivos deste manual .................................................................................................... 1 1.2 Problemas da disposição inadequada ............................................................................... 2 1.3 Vantagens da disposição adequada .................................................................................. 3 1.4 Classificação dos resíduos sólidos ................................................................................... 3 1.5 Caracterização dos resíduos sólidos................................................................................. 5 1.6 Considerações sobre a legislação ..................................................................................... 6

2. CRITÉRIOS LOCACIONAIS ................................................................................................ 9 2.1. Importância e objetivos .............................................................................................. 9 2.2. Decisões fundamentais............................................................................................... 9 2.3. Estimativa futura da geração de resíduos e volume do aterro.................................. 10 2.4. Os critérios de seleção das áreas .............................................................................. 11

2.4.1. Seleção preliminar das áreas disponíveis ............................................................... 12 2.4.2. Estudos necessários ................................................................................................ 12 2.4.3. Critérios de seleção ................................................................................................ 13 2.4.4. Priorização dos critérios de seleção ....................................................................... 15 2.4.5. Seleção da melhor área........................................................................................... 16

2.5. Para não esquecer /dicas importantes....................................................................... 18 2.6. Exercícios ................................................................................................................. 18

2.6.1. Cálculo de volume necessário do aterro sanitário.................................................. 18 2.6.2. Escolha de área para novo aterro sanitário............................................................. 19

APÊNDICE 2.A – Fluxograma de resolução das decisões fundamentais .............................. 21 APÊNDICE 2.B – Fluxograma seqüência de identificação da melhor área ........................... 22 3. PROJETO E IMPLANTAÇÃO DO ATERRO SANITÁRIO.............................................. 23

3.1. Introdução................................................................................................................. 23 3.2. Decisões fundamentais............................................................................................. 23 3.3. Definição de aterro sanitário e de outros termos...................................................... 25 3.4. Métodos de aterros ................................................................................................... 27 3.5. O ecossistema aterro sanitário.................................................................................. 28

3.5.1. Degradação anaeróbia de compostos orgânicos..................................................... 28 3.5.2. Microbiologia da degradação anaeróbia ................................................................ 30

3.6. Partes constituintes do projeto de engenharia .......................................................... 32 3.6.1. Memorial descritivo ............................................................................................... 33 3.6.2. Memorial técnico.................................................................................................... 33 3.6.3. Cronograma de execução e estimativa de custos ................................................... 33 3.6.4. Desenhos ou plantas ............................................................................................... 34 3.6.5. Anexos ao projeto executivo .................................................................................. 34

3.7. Principais elementos de projeto................................................................................ 34 3.7.1. Sistema de drenagem superficial (pluvial) ............................................................. 34 3.7.2. Sistema de impermeabilização ............................................................................... 37 3.7.3. Sistema de drenagem de lixiviados ........................................................................ 46 3.7.4. Sistema de drenagem de gases ............................................................................... 53 3.7.5. Plano de disposição de resíduos ............................................................................. 59 3.7.6. Análise de estabilidade........................................................................................... 62

3.8. Biogás de aterros sanitário e os créditos de carbono................................................ 65 3.9. Para não esquecer /dicas importantes....................................................................... 67 3.10. Exercício de cálculo de aterro sanitário ............................................................... 68


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APÊNDICE 3.A – Considerações sobre os custos.................................................................. 69 APÊNDICE 3.B – Valores de P(60,10) para 80 localidades brasileiras ..................................... 70 4. OPERAÇÃO DO ATERRO SANITÁRIO........................................................................... 71

4.1. Importância............................................................................................................... 71 4.2. Decisões fundamentais............................................................................................. 71 4.3. Instalações de apoio ................................................................................................. 72 4.4. Controle das operações............................................................................................. 74 4.5. Plano de emergência................................................................................................. 83 4.6. Para não esquecer /dicas importantes....................................................................... 84 4.7. Para discutir.............................................................................................................. 85

5. TRATAMENTO DE LIXIVIADOS..................................................................................... 86 5.1. Importância............................................................................................................... 86 5.2. Características do lixiviado ...................................................................................... 86 5.3. Processos de tratamento ........................................................................................... 89 5.4. Adequação e aplicabilidade dos diferentes métodos................................................ 94 5.5. Proposta de dimensionamento.................................................................................. 95 5.6. Para não esquecer /dica importante.......................................................................... 99 5.7. Exercício dimensionamento sistema de tratamento ................................................. 99

6. MONITORAMENTO ......................................................................................................... 100 6.1. Importância e objetivos .......................................................................................... 100 6.2. Monitoramento dos líquidos (lixiviado, águas superficiais e subsuperficiais) ...... 101 6.3. Descrição do piezômetro e métodos construtivos .................................................. 102 6.4. Monitoramento de biogás....................................................................................... 103 6.5. Monitoramento geotécnico..................................................................................... 103 6.6. Para não esquecer /dicas importantes..................................................................... 104

7. ENCERRAMENTO E PÓS-FECHAMENTO.................................................................... 105 7.1. Importância e objetivos .......................................................................................... 105 7.2. Decisões fundamentais........................................................................................... 105 7.3. Princípios gerais ..................................................................................................... 106 7.4. Camada de cobertura final...................................................................................... 106 7.5. Usos futuros............................................................................................................ 106 7.6. Cuidados pós-fechamento ...................................................................................... 108 7.7. Encerramento do aterro .......................................................................................... 108 7.8. Para discutir............................................................................................................ 109

8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS................................................................................ 110

Capítulo 1: Introdução


1 1. INTRODUÇÃO 1.1 Objetivos deste manual Um sistema de gerenciamento de resíduos sólidos é composto pelos seguintes elementos funcionais: geração, manejo a armazenamento, coleta, transporte, tratamento e destinação final. Os aterro sanitário dentro deste sistema se enquadram ao mesmo tempo como tratamento e destino final. Além disso, o tratamento e a disposição dos resíduos no solo é um componente inevitável de qualquer sistema de gerenciamento de resíduos sólidos. Mesmo em sistemas mais complexos de gerenciamento de resíduos, que contenham unidades de compostagem, processos de reciclagem ou até mesmo sistema de incineração, sempre haverá a necessidade de disposição final de uma fração residual, o rejeito, da massa de resíduos originalmente gerados. A adequada disposição final dos resíduos urbanos gerados continua sendo um grande desafio dos gestores municipais pelo mundo, e em especial no Brasil. Muitas vezes a falta de uma adequada disposição final dos resíduos sólidos é apenas mais uma das muitas deficiências que devem ser superadas no campo do gerenciamento dos resíduos sólidos, como o inadequado armazenamento dos resíduos nos domicílios; ineficiência da cobertura e dos serviços de coleta; problemas de manutenção dos veículos coletores; falta de programas de reciclagem e de diminuição da geração na origem; falta de profissionalização técnica e gerencial dos órgãos responsáveis pelo manejo dos resíduos; política de recuperação dos custos por meio de taxa e tarifas precária ou inexistente; uso inadequado e gerenciamento inapropriado de contratos públicos; e incapacidade de estabelecer planejamento estratégico de médio e longo prazo para o setor de resíduos sólidos. Entre as questões-chave para melhorar os sistemas de gerenciamento de resíduos pode-se citar a busca da universalização da coleta (atender a 100 % dos domicílios); melhoria dos aspectos técnicos, de recursos e de administração para obter maior eficiência e economia; melhorar a cobrança pelos serviços prestados; adequar os padrões de disposição final de resíduos sólidos no solo, fazendo com que os aterros sanitários durem mais, operem com maior segurança, e reduzindo os problemas existentes no sítio de operação. Todos os aspectos citados no parágrafo anterior são cruciais para implantar um sistema de gerenciamento de resíduos urbanos que garanta a proteção á saúde pública e do meio ambiente. Entretanto, o objetivo central deste Manual é apresentar respostas à última questão-chave acima, que invariavelmente envolverá aspectos ambientais, de saúde pública, administrativos, técnicos, e econômicos. No Brasil, atualmente ainda cerca de 50 % dos resíduos sólidos urbanos são dispostos de forma inadequada, o que corresponde a quase 80 % do número de municípios brasileiros (IBGE, 2002). Paradoxalmente a legislação ambiental e as normas técnicas brasileiras são muito avançadas e com padrões de exigência e qualidade similares às de países desenvolvidos ou ricos. Isto coloca os gestores frente a um dilema: a necessidade urgente de melhorar a forma de disposição final, adotando melhorias gradativas; e a necessidade de adequação imediata ao que estabelece a lei. No gerenciamento resíduos sólidos urbanos não há soluções milagrosas, e as melhorias devem ser feitas passo-a-passo, dentro da realidade econômica, social e política de cada comunidade. Assim, neste Manual apresenta-se as modernas técnicas e tecnologias de projeto, implantação e operação de aterros sanitários. A grande maioria delas são utilizadas em aterros de segurança nos países desenvolvidos. Entretanto, dadas as condições econômicas peculiares da grande maioria dos municípios brasileiros (no Brasil, segundo a Constituição Federal de 1988, o município é o responsável pela gestão dos resíduos



2urbanos) também se aborda técnicas que podem ser adaptadas às realidades locais e de implantação de aterros mais simples, mas que ainda atendam ao objetivo maior de proteção ambiental e da saúde. O Manual destina-se a engenheiros, técnicos e gestores envolvidos com implantação e operação ou o gerenciamento e fiscalização de aterros sanitários. O sucesso na implementação de um novo aterro sanitário, assim como de qualquer sistema integrado de gerenciamento de resíduos sólidos municipais, depende fundamentalmente de cinco aspectos crucias, como apresentado na figura 1.1 a seguir.

Figura 1.1 – Receita para o sucesso de um projeto

1.2 Problemas da disposição inadequada A falta de tratamento e disposição final adequada de resíduos sólidos resultam resultam numa série de problemas ambientais, sociais e de saúde pública, tais como:

problemas ambientais: poluição do solo, da água e do ar; incêndios; poluição visual.

problemas sociais e econômicos: existência de catadores; desvalorização do uso do solo local e vizinho.

problemas de saúde pública: contaminação direta dos catadores; contaminação por vias indiretas.

Na figura 1.2 mostra-se as principais rotas de contaminação humana por vias diretas e indiretas, através da poluição do solo e alimentos, água e ar que a disposição inadequada ao longo de vias, córregos ou rios, banhados, mangues ou áreas baixas, e encostos de morros pode causar.

Recursos financeiros (ter como poder fazer)

Vontade e decisão política (querer fazer)

Conhecimento técnico (saber como fazer)

Pessoal qualificado e motivado (poder fazer, avaliar e refazer)

Participação popular ou social (ter o aval da comunidade)



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Figura 1.2 – Principais rotas de contaminação humana a partir da disposição inadequada

(Fonte: Adaptado de Rushbrook e Pugh, 1999) 1.3 Vantagens da disposição adequada Dentro da conceituação científica e popular mais aceita, “aterro sanitário” implica no confinamento dos resíduos e seu isolamento do meio ambiente até que sejam estabilizados através de processos biológicos, químicos e físicos que ocorrem dentro do aterro. Como requisitos mínimos, listados abaixo, e como mostrado na figura 1.3, quatro condições básicas devem estar presentes no projeto e na operação para que um sítio de disposição final possa ser chamado de aterro sanitário:

bom isolamento hidrogeológico; ser concebido e operado como uma “obra de engenharia”; ter permanente controle por pessoal qualificado; ter um plano detalhado de disposição e cobertura dos resíduos.

1.4 Classificação dos resíduos sólidos Há vários tipos de classificação de resíduos sólidos que se baseiam em determinadas características ou propriedades identificadas. No contexto do gerenciamento municipal três tipos de classificação são destacados:

em função da origem (do local onde o resíduo é gerado): residencial ou domiciliar; comercial; industrial; de serviços de saúde; públicos; especiais.

em função da biodegradabilidade:

Plantas

Contaminação do solo e das águas subterrâneas

Animais

Cadeia alimentar

Bactérias

Pragas Insetos Resíduos

gerados por humanos

Infecções

Água de beber

Odores

Cadeia alimentar

Poluição visual

Emissões gasosas

Substâncias tóxicas Hidrocarbonetos

Metais pesados Subst. orgânicas



4 facilmente biodegradável: matéria orgânica putrescível; moderadamente biodegradável: papel, papelão e outros materiais celulósicos; dificilmente biodegradável: madeira, trapos, couro, borracha; muito dificilmente biodegradável: plástico; não-biodegradável: vidro, metais, rochas e solo.

em função dos riscos potenciais ao meio ambiente e à saúde pública (NBR

10004/2004): Classe I ou resíduo perigoso; Classe II ou resíduo não-perigoso:

Classe II A ou não-perigoso e não-inerte; Classe II B ou inerte.

Figura 1.3 – Configuração típica de implantação e operação de um aterro sanitário

(Fonte: Rushbrook e Pugh, 1999)

Cerca

Lagoa de Tratamento de

Lixiviados Depósito de solos para cobertura

Estacio- namento

Depósito de argila

Depósito materiais

Lagoa de sedimentação de drenagem pluvial

Escritório central de

campo

Sistema de fluxo de mão-única

Estrada principal

Ponto de coleta do lixiviado

Ponto de coleta das águas supericiais

Direção de enchimento

FASE 6 FASE 3 FASE 2

FASE 1

FASE 4 FASE 5

Drenagem pluvial no perímetro do aterro

Fosso de lavagem de pneus materiais Área de

espera

Pátio de manutenção

Vaipara

sistema

dedrenagem

existente



5 A norma técnica NBR 10004 (ABNT, 2004) trata da classificação de resíduos sólidos quanto a sua periculosidade, ou seja, característica apresentada pelo resíduo em função de suas propriedades físicas, químicas ou infectocontagiosas, que podem representar potencial de risco à saúde pública e ao meio ambiente. De acordo com sua periculosidade os resíduos sólidos podem ser enquadrados como: Classe I – Perigoso: são aqueles que apresentam características, elementos ou compostos que conferem periculosidade (definido segundo a NBR 10004) ou uma das seguintes características: inflamabilidade, corrosividade, reatividade, toxicidade ou patogenicidade. Classe II A – Não-Perigoso e Não-Inerte: São aqueles que não se enquadram nas classificações de resíduo Classe I – Perigoso ou de resíduo classe II B – Inerte, nos termos da NBR 10.004. Estes resíduos podem ter propriedades, tais como: combustibilidade, biodegradabilidade ou solubilidade em água. Classe II B – Inerte: Amostras representativas submetidas ao teste de solubilização (contato dinâmico e estático com água destilada) que não tiverem nenhum de seus constituintes solubilizados a concentrações superiores aos padrões de potabilidade de água, conforme Anexo G da NBR 10004. Como exemplos de resíduos inertes pode-se citar rochas, tijolos, vidros e certos plásticos e borrachas que não são decompostos prontamente. Os aterros sanitários são destinos adequados aos resíduos Classe II A; sendo que os resíduos perigosos (Classe I) devem ser encaminhados para aterros industriais específicos. Resíduos Classe II B (inertes) também não podem ser dispostos em aterros sanitários na forma de “resíduos”, mas sim, quando classificados e separados, na forma “matéria prima” para construção de acessos internos, coberturas e até mesmo drenagens. 1.5 Caracterização dos resíduos sólidos A heterogeneidade encontrada entre os resíduos sólidos urbanos é imensa. As características quali-quantitativas dos resíduos variam em função das características da cidade e com as mudanças climáticas e sazonais. Variam também com as alterações que ocorrem com a população que os produz, ou seja, os resíduos diferem de composição em razão dos hábitos e padrões de vida da comunidade. Mudanças na política econômica de um país, e no nível de renda da sua população, também são causas para uma variação na massa de resíduos de determinada comunidade. O conhecimento das características químicas possibilita a seleção de processos de tratamentos e técnicas de disposição final (Zanta e Ferreira, 2003). Algumas das características básicas de interesse são: poder calorífico, pH, composição química (carbono, nitrogênio, fósforo, potássio e enxofre), relação C/N, sólidos totais fixos, sólidos voláteis, teor de umidade e densidade aparente. Castilhos Jr (2003) apresenta um estudo comparativo com sugestões para a padronização de métodos analíticos empregados para resíduos sólidos. A determinação da composição gravimétrica dos resíduos sólidos é outro dado essencial. No caso dos resíduos de origem domiciliar e comercial, normalmente dispostos em aterros sanitários, os componentes comumente discriminados na composição gravimétrica são: matéria orgânica putrescível, metais ferrosos, metais não-ferrosos, papel, papelão, plásticos rígidos, plásticos filme, vidro, trapos, borracha, couro, madeira e rejeito, entre outros. Na literatura são apresentados diferentes métodos para realizar o estudo de composição gravimétrica dos resíduos urbanos, a maior parte baseada no quarteamento da amostra, como em D’Almeida e Vilhena (2000), Pessin et al. (2002), Cintra et al. (2003) e Costa et al. (2003).



6O método descrito por Pessin et al. (2002) consiste na escolha da procedência dos veículos coletores de acordo com critérios de representatividade estatística. Os resíduos são então descarregados no solo sobre uma manta plástica. Em seguida, procede-se ao rompimento dos sacos ou embalagens dos resíduos, coletando quantidades em cinco pontos, uma no topo e quatro nas laterais do monte de resíduos, de modo a preencher quatro tonéis de 200 litros cada. Os tonéis preenchidos são despejados sobre uma lona plástica, iniciando-se a mistura e o quarteamento da amostra, ou seja, a divisão em quatro partes do total de 800 litros de resíduos dispostos. Duas das partes obtidas pelo quarteamento, e localizadas em posição diametralmente opostas são descartadas. Repete-se a mistura e o quarteamento das partes restantes, obtendo-se uma amostra final de 200 litros ou de 100 litros. Nesta amostra realizam-se a separação e a pesagem dos materiais por componentes presentes na mesma. 1.6 Considerações sobre a legislação Os três entes que compõem a Federação Brasileira (União, Estados e Municípios) podem legislar sobre os diversos aspectos que envolvem as questões ambientais de maneira geral, e de resíduos sólidos mais especificamente. No âmbito do município, as diretrizes de limpeza urbana constam normalmente em alguns artigos da Lei Orgânica do Município ou do Código de Posturas. Alguns municípios de médio e grande porte têm leis específicas, os chamados Códigos de Limpeza Urbana. As áreas de de implantação de futuros aterros sanitários deveriam também estar gravados nos Planos Diretores de Desenvolvimento Urbano, que são obrigatórios para municípios acima de 20 mil habitantes (Lei Federal 10.257/2001 – Estatuto das Cidades). Os Estados também têm leis e resoluções ou normas relacionadas ao gerenciamento dos resíduos sólidos. A título de exemplificação citamos as leis de resíduos sólidos dos três Estados da Região Sul:

Lei nº 9.921 de 1993 e Decreto de Regulamentação nº 38.356 de 1998 – Lei de Resíduos Sólidos do Estado do Rio Grande do Sul;

Lei nº 12.493 de 1999 e Decreto de Regulamentação nº 6.674 de 2002 – Lei de Resíduos Sólidos do Estado do Paraná;

Lei nº 13.557 de 2005 – Política Estadual de Resíduos Sólidos de Santa Catarina. A nível Federal temos na Constituição Brasileira o art. 225 que diz:

“Todos têm direito ao meio ambiente ecologicamente equilibrado, bem de uso comum do povo e essencial à sadia qualidade de vida, impondo-se ao Poder Público e à coletividade o dever de defendê-lo e preservá-lo para as presentes e futuras gerações.”; e ainda no parágrafo 3º – “As condutas e atividades consideradas lesivas ao meio ambiente sujeitarão os infratores, pessoas físicas ou jurídicas, a sanções penais e administrativas, independentemente da obrigação de reparar os danos causados.”

Os incisos I e V do art. 30 da Constituição Federal estabelecem como atribuição municipal legislar sobre assuntos de interesse local, especialmente quanto à organização dos seus serviços públicos. Fica, portanto, definida claramente a competência do Município quanto ao gerenciamento dos serviços de limpeza urbana, fato que tradicionalmente vem ocorrendo no Brasil. No caso de grandes aglomerações urbanas, em particular nas Regiões Metropolitanas, o destino dos resíduos sólidos passa a ser um problema sério, geralmente afetando vários Municípios. O Governo Estadual pode intervir, então, cuidando das integrações necessárias. Podem ainda os Municípios interessados se consorciar para tratar da questão. Assim, são evitadas duplicações e irracionalidades. Os investimentos serão divididos e os custos operacionais do sistema passarão a ser mais baixos. A Lei Federal nº 11.107, de 6 de abril de 2005, que dispõe sobre normas gerais de contratação de consórcios



7públicos e dá outras providências, configura-se em um importante instrumento legal que pode ser utilizado pelos municípios para a implantação de aterros sanitários conjuntos. Os Governos Federal e Estadual têm um papel a cumprir também! Vai lhes caber auxiliar o Município, promovendo algumas medidas:

estabelecendo as normas gerais que serão adotadas como princípios orientadores; tornando acessíveis os programas de financiamento para serviços de limpeza

urbana. Aqui é preciso muita atenção para verificar se as propostas correspondem às realidades regionais e locais.

Ressalta-se ainda a Lei nº 6.938 – de 31 de agosto de 1981 – que dispõe sobre a Política Nacional do Meio Ambiente, seus fins e mecanismos de formulação e aplicação, e dá outras providências. Esta lei estabelece o SISNAMA, que é o Sistema Nacional de Meio Ambiente. A Lei nº 7.347 – 24 de julho de 1985 – disciplina a ação civil pública de responsabilidade por danos causados ao meio-ambiente, ao consumidor, a bens e direitos de valor artístico, estético, histórico, turístico e paisagístico e dá outras providências. Em 1986 sai a resolução do Conselho Nacional do Meio Ambeinte, Resolução CONAMA nº 01 – de 23 de janeiro de 1986, da qual se destacam dois artigos:

“Art. 2º – “Dependerá de elaboração de estudo de impacto ambiental e respectivo relatório de impacto ambiental – RIMA, a serem submetidos à aprovação do órgão estadual competente, e da SEMA em caráter supletivo, o licenciamento de atividades modificadoras do meio ambiente, tais como: X - Aterros sanitários, processamento e destino final de resíduos tóxicos ou perigosos.” Art. 4º – “Os órgãos ambientais competentes e os órgãos setoriais do SISNAMA deverão compatibilizar os processos de licenciamento com as etapas do planejamento e implantação das atividades modificadoras do meio ambiente, respeitados os critérios e diretrizes estabelecidos por esta Resolução e tendo por base a natureza, o porte e as peculiaridades de cada atividade”.”

O licenciamento ambiental vem ser a regulamentado pelo Decreto Federal nº 99.274 – de 06 de junho de 1990, onde destacamos os seguintes artigos:

“Art. 17 – “A construção, instalação, ampliação funcionamento de estabelecimento de atividades utilizadoras de recursos ambientais, considerados efetiva ou potencialmente poluidoras, bem assim os empreendimentos capazes, sob qualquer forma de causar degradação ambiental dependerão de prévio licenciamento do órgão estadual competente do SISNAMA, sem prejuízo de outras licenças legalmente exigíveis.” Art. 19 – “O Poder Público no exercício de sua competência de controle, expedirá as seguintes licenças: I – Licença Prévia (LP), na fase preliminar do planejamento da atividade, contendo requisitos básicos a serem atendidas nas fases de localização, instalação e operação, observados os planos municipais, estaduais ou federais de uso do solo; II – Licença de Instalação (LI), autorizando o inicio da implantação de acordo com as especificações constantes do projeto executivo aprovado, III – Licença de Operação (LO), autorizando, após as verificações necessárias, o inicio da atividade licenciada e o funcionamento de seus equipamentos de controle de poluição, de acordo com o previsto nas Licenças Prévia e de Instalação.””



8 Com a promulgação da Lei dos Crimes Ambientais – Lei nº 9.605 – de 12 de fevereiro de 1998 – causar dano ao meio ambiente passou a ser considerado crime. Destacamos 4 dos artigos desta lei:

“Art. 54 – “Causar poluição de qualquer natureza em níveis tais que resultem ou possam resultar em danos à saúde humana, ou que provoquem a mortalidade de animais ou a destruição significativa da flora”. Pena - reclusão, de um a quatro anos, e multa. Art. 60 – “Construir, reformar, ampliar, instalar ou fazer funcionar, (...) obras ou serviços potencialmente poluidores, sem licença ou autorização dos órgãos ambientais competentes, ou contrariando as normas legais e regulamentares pertinentes”. Pena - detenção, de um a seis meses, ou multa, ou ambas as penas cumulativamente. Art. 66 – “Fazer o funcionário público afirmação falsa ou enganosa, omitir a verdade, sonegar informações ou dados técnicos-científicos em procedimentos de autorização ou de licenciamento ambiental”. Pena - reclusão, de um a três anos, e multa. Art. 68 – “Deixar, aquele que tiver o dever legal ou contratual de fazê-lo, de cumprir obrigação de relevante interesse ambiental”. Pena - detenção, de um a três anos, e multa.”

Capítulo 2: Critérios Locacionais


9 2. CRITÉRIOS LOCACIONAIS 2.1. Importância e objetivos A escolha de um local para a implantação de um aterro sanitário não é tarefa simples. O alto grau de urbanização das cidades, associado a uma ocupação intensiva do solo, restringe a disponibilidade de áreas próximas aos locais de geração de resíduos sólidos e com as dimensões requeridas para se implantar um aterro sanitário que atenda às necessidades dos municípios. Além desse aspecto, há que se levar em consideração outros fatores, como os parâmetros técnicos das normas e diretrizes federais, estaduais e municipais, os aspectos legais das três instâncias governamentais, planos diretores dos municípios envolvidos, pólos de desenvolvimento locais e regionais, distâncias de transporte, vias de acesso e os aspectos político-sociais relacionados com a aceitação do empreendimento pelos agentes políticos, pela mídia e pela comunidade. Por outro lado, os fatores econômico-financeiros não podem ser relegados a um plano secundário, uma vez que os recursos municipais devem ser sempre usados com muito equilíbrio. Sem dúvida a etapa mais importante do processo de instalação de um novo aterro sanitário é a viabilização de áreas para implantação do aterro. Deve-se sempre ter em vista a importância do meio físico da área para instalação do aterro sanitário. Uma área adequada implica em menores gastos com preparo, operação e encerramento do aterro, mas fundamentalmente significa menores riscos ao meio ambiente e a saúde pública. Deste modo, escolhendo uma boa área, a prefeitura estará se prevenindo contra os efeitos indesejáveis da poluição dos solos e das águas subterrâneas e superficiais de seu município, além de eventuais transtornos decorrentes de oposição popular. Basicamente o que se deseja é identificar, dentre as áreas pré-selecionadas, aquela que melhor possibilite:

a) Menor potencial para geração de impactos ambientais: – estar fora de áreas de restrição ambiental; – aqüíferos menos permeáveis; – solos mais espessos e menos sujeitos aos processos de erosão e

escorregamentos; – declividade apropriada; – distância de habitações, cursos d’água, rede de alta tenção.

b) Maior vida útil para o empreendimento: – máxima capacidade de recebimento de resíduos.

c) Baixos custos de instalação e operação do aterro: – menores gastos com infra-estrutura; – menor distância da zona urbana geradora dos resíduos; – disponibilidade de material de cobertura.

d) Aceitabilidade social: – menor oposição da comunidade vizinha.

2.2. Decisões fundamentais Duas decisões fundamentais devem ser tomadas antes de iniciar um estudo de possíveis áreas para implantação de um aterro sanitário:

A que tamanho de área (ou população) deverá esta área atender?



10Deve-se decidira a qual área geográfica o aterro vai atender e quais os resíduos sólidos são aceitos neste aterro. Juntamente com a vida útil do aterro, estes fatores afetarão:

restrições gerais quanto à localização do sítio, devido às limitações de transporte; os tipos de impactos ambientais; a capacidade volumétrica requerida das áreas candidatas; uma eventual necessidade de cooperação intermunicipal (parcerias ou consórcios).

Quais os critérios locacionais são apropriados?

Uma grande variedade de critérios pode ser aplicada para identificação de áreas para implantação de um aterro sanitário. Estes podem ser agrupados nos seguintes aspectos (no item a seguir apresenta-se uma descrição mais detalhada):

questões de transporte; geológicos, hidrológicos e hidrogeológicos; uso e ocupação do solo; aceitabilidade da população; segurança.

2.3. Estimativa futura da geração de resíduos e volume do aterro Alem das características e da composição (apresentados no capítulo 1), o conhecimento ou a estimativa do total de resíduos a serem gerados no futuro é fundamental para o projeto e operação de um aterro sanitário, em especial para a definição da vida útil ou volume total de aterro necessário. A definição do volume útil necessário para o novo aterro sanitário deverá ser estimado mesmo antes do início do processo de seleção das áreas, uma vez que ele define tamanho do aterro (ou da área) necessário. Os fatores principais que influenciam na quantidade de resíduos gerados são:

cobertura da coleta ou nível de atendimento dos serviços de coleta; população; geração percapita (função da renda e nível de consumo da população).

A estimativa atual de geração de resíduos sólidos municipais pode ser feita pela seguinte equação:

0000 CGpPG ⋅⋅= (2.1) Por sua vez, a geração futura de resíduos sólidos é dada por:

{ } { } { }ttper

tpt CyGpyPG ⋅+⋅⋅+⋅= )1()1( 00 (2.2)

onde: Gt = geração futura de resíduos, após t anos (kg/d);

G0 = geração atual de resíduos (kg/d); P0 = população atual total do município (hab); Gp0 = geração percapita atual (kg/hab.d) – obtida por amostragem ou literatura; C0 = cobertura atual da coleta ou nível de atendimento dos serviços de coleta (%); Ct = nível de cobertura da coleta no tempo t considerado (%); yp = taxa de crescimento populacional (% a.a.); yper = taxa de incremento anual da geração percapita (% a.a.); t = tempo considerado (anos).

Para estimar o volume total ano a ano a disposto no aterro, assim como o volume útil total



11do aterro sanitário para receber os resíduos durante a vida útil desejada para o aterro, pode-se utilizar a planilha na tabela 2.1 (neste caso apresentado para uma vida útil de 15 anos – coluna (A) – mas que pode ser utilizada para qualquer duração de vida útil desejada). Nas colunas (F), (G) e (H) da tabela 2.1 calculam-se os volumes dos resíduos quando estes se encontram compactados no aterro, respectivamente, volume diário anual, anual e acumulado por ano. O volume diário anual, em m3/d, é calculado a partir da massa diária que chega ao aterro, em kg/d ou t/d, e da densidade dos resíduos compactados no aterro, que é dada em t/m3. No encontro da coluna (H) com a linha (I) da tabela 2.1 tem-se o volume de resíduos compactados aportados ao aterro ao longo de toda a sua vida útil, na parte mais baixa e à direita (coluna (F) e linha (J)), tem-se o volume útil total já considerando o espaço ou volume que será ocupado pelo solo de cobertura intermediária e final. É este o volume que deve ser considerado quando se parte os trabalhos de busca de área para a implantação de um novo aterro sanitário, de acordo com os critérios descritos na seqüência deste Manual.

Volume de RS compactados no Aterro Ano População

Geração percapita (kg/hab.d)

Cobertura coleta

(%)

Massa de RS (kg/d) (m3/d) (m3/ano) Acumulado (m3)

(A) (B) (C)) (D) (E) (F) (G)) (H)

1 2 3 4 5 6 7 8 9

10 11 12 13 14 15

(I) Volume total do aterro (resíduos compactados) (J) Volume total do Aterro = (I) + 10 a 20 % de material de cobertura

Tabela 2.1 – Estimativa dos volumes anuais e total no aterro sanitário 2.4. Os critérios de seleção das áreas Por conta desta importância técnica, ambiental, econômica e social, os critérios para se implantar adequadamente um aterro sanitário são muito severos, havendo a necessidade de se estabelecer uma cuidadosa priorização dos mesmos. A estratégia a ser adotada para a seleção da área do novo aterro consiste nos seguintes passos:

seleção preliminar das áreas disponíveis no Município; estabelecimento do conjunto de critérios de seleção; definição de prioridades para o atendimento aos critérios estabelecidos; análise crítica de cada uma das áreas levantadas frente aos critérios estabelecidos e

priorizados, selecionando-se aquela que atenda à maior parte das restrições



12através de seus atributos naturais.

Com a adoção dessa estratégia, minimiza-se a quantidade de medidas corretivas a serem implementadas para adequar a área às exigências da legislação ambiental vigente, reduzindo-se ao máximo os gastos com o investimento inicial. A seleção da área segue os seguintes passos:

seleção preliminar das áreas disponíveis; critérios de seleção:

critérios técnicos; critérios econômico-financeiros; critérios político-sociais.

priorização dos critérios de seleção; seleção da melhor área; análise da área selecionada frente aos critérios utilizados; ponderação do atendimento aos critérios; escolha da melhor área.

2.4.1. Seleção preliminar das áreas disponíveis A seleção preliminar das áreas disponíveis no Município deve ser feita da seguinte forma:

estimativa preliminar da área total do aterro; delimitação dos perímetros das regiões rurais e industriais e das unidades de

conservação existentes no Município; levantamento das áreas disponíveis, dentro dos perímetros delimitados

anteriormente, com dimensões compatíveis com a estimativa realizada, com prioridade para as áreas que já pertencem ao Município;

levantamento dos proprietários das áreas levantadas; levantamento da documentação das áreas levantadas, com exclusão daquelas que

se encontram com documentação irregular. A situação fundiária dos imóveis é de extrema importância para se evitar futuros problemas para a prefeitura. Na primeira etapa, normalmente pouca atividade de campo é desenvolvida, lançando-se mão, o máximo possível, do acervo de informações já existente. Caso existam áreas previamente indicadas pela municipalidade, estas serão analisadas prioritariamente. Somente se estas se mostrarem “não-recomendáveis”, outros locais deverão ser buscados. Na segunda etapa são fundamentais os trabalhos de campo, através do levantamento de dados do meio físico, com investigações de superfície e de subsuperfície. 2.4.2. Estudos necessários Uma série de estudos deve ser realizada para avaliação de possíveis áreas de implantação de um aterro sanitário, envolvendo diferentes profissionais e diversas áreas do conhecimento. A seguir estão listadas as principais informações que devem ser levantadas para basear a escolha da área para aterro sanitário:

• Dados geológico-gotécnicos – distribuição e características das unidades geológico-geotécnicas da região; – principais feições estruturais (foliação, falhas e fraturas); – permeabilidade do solo; – capacidade de carga do terreno de fundação.



13• Dados pedológicos

– tipos de solo da região; – disponibilidade de jazidas de argila e/ou de cobertura para cobertura; – espessura do solo.

• Dados sobre o relevo – identificação de áreas de morros, planícies, encostas, etc.; – declividade dos terrenos.

• Dados sobre as águas subterrâneas e superficiais – profundidade do lençol freático; – padrão de fluxo subterrâneo; – qualidade das águas subterrâneas; – riscos de contaminação; – localização das zonas de recarga das águas subterrâneas; – principais mananciais de abastecimento público; – áreas de proteção de manancial.

• Dados sobre o clima – regime de chuvas e precipitação pluviométrica (série histórica); – direção e intensidade dos ventos; – dados de evapotranspiração.

• Dados sobre a legislação – localização das áreas de proteção ambiental, parques, reservas, áreas

tombadas, etc.; – zoneamento urbano da cidade (plano diretor).

• Dados socio-econômicos – valor da terra; – uso e ocupação dos terrenos; – distância da área em relação aos centros atendidos; – integração a malha viária; – aceitabilidade da população e de suas entidades organizadas.

• Dados arqueológicos – laudo de existência ou não de sítios de interesse arqueológico.

2.4.3. Critérios de seleção Os critérios utilizados para escolha de área para aterro podem divididos em três grandes grupos: técnicos, econômico-financeiros e político-sociais. Critérios técnicos A seleção de uma área para a implantação de um aterro sanitário deve atender, no mínimo, aos critérios técnicos impostos pelas normas da ABNT (NBR 13896/1997 e NBR 10.157/1987) e pela legislação federal, estadual e municipal (quando houver). Todos os condicionantes e restrições relativos às normas da ABNT, assim como os aspectos técnicos da legislação atualmente em vigor estão considerados nos critérios listados na Tabela 2.2. De qualquer maneira, é necessário sempre verificar condições e restrições específicas estabelecidas por legislação ou resoluções locais, tanto estaduais quanto municipais. Havendo outras condicionantes técnicas, estas poderão ser relacionadas e incluídas no estudo de avaliação das áreas.



14É importante que se frise o aspecto de vida útil do aterro, uma vez que é grande a dificuldade de se encontrar novos locais, próximos às áreas de coleta, para receber o volume de resíduos urbanos gerados no Município, em face da rejeição natural que a população tem de morar perto de um local de disposição de resíduos sólidos (Efeito NIMBY).

Critério Observações Uso do solo As áreas têm que se localizar numa região onde o uso do solo seja rural (agrícola) ou

industrial e fora de qualquer Unidade de Conservação Ambiental. Proximidades a cursos d'água relevante

As áreas não podem se situar a menos de 200 metros de corpos d'água relevantes, tais como, rios, lagos, lagoas e oceano. Também não poderão estar a menos de 50 metros de qualquer corpo d'água, inclusive valas de drenagem que pertençam ao sistema de drenagem municipal ou estadual.

Proximidades a núcleos residências urbanos

As áreas não devem se situar a menos de mil metros de núcleos residenciais urbanos que abriguem 200 ou mais habitantes

Proximidade a aeroportos

As áreas não podem se situar próximas a aeroportos ou aeródromos e devem respeitar a legislação em vigor

Distância do lençol freático

As distâncias mínimas recomendadas pelas normas federais e estaduais são as seguintes: * Para aterros com impermeabilização inferior através de manta plástica sintética, a distância do lençol freático à manta não poderá ser inferior a 2 metros. * Para aterros com impermeabilização inferior através de camada de argila, a distância do lençol freático à camada impermeabilizante não poderá ser inferior a 3 metros e a camada impermeabilizante deverá ter um coeficiente de permeabilidade menor que 10-6cm/s

Vida útil mínima É desejável que as novas áreas de aterro sanitário tenham, no mínimo, 10 anos de vida útil. Vida útil de 20 a 25 anos é desejável.

Permeabilidade do solo natural

É desejável que o solo do terreno selecionado tenha uma certa impermeabilidade natural, com vistas a reduzir as possibilidades de contaminação do aqüífero. As áreas selecionadas devem ter características argilosas e jamais deverão ser arenosas.

Extensão da bacia de drenagem

A bacia de drenagem das águas pluviais deve ser pequena, de modo a evitar o ingresso de grandes volumes de água de chuva na área do aterro.

Facilidade de acesso à veículos pesados

O acesso ao terreno deve ter pavimentação de boa qualidade, sem rampas íngremes e sem curvas acentuadas, de forma a minimizar o desgaste dos veículos coletores e permitir seu livre acesso ao local de descarga mesmo na época de chuvas muito intensas.

Disponibilidade de material de cobertura

Preferencialmente, o terreno deve possuir ou se situar próximo a jazidas de material de cobertura, de modo a assegurar a permanente cobertura dos resíduos a baixo custo.

Área para expansão Considerando o Efeito NIMBY(1), é desejável que na localização da área já seja reservada uma área adjacente pra expansão futura da área de disposição final.

1 NIMBY – Not In My Back Yard (Não no meu jardim)

Tabela 2.2 – Critérios técnicos para seleção de áreas para aterro sanitário Critérios econômico-financeiros A implantação do novo aterro sanitário deve ser sustentável; para tanto além dos aspectos técnicos os aspectos econômico-financeiros são fundamentais. Na tabela 2.3 apresenta-se sugestão de alguns desses critérios que devem ser avaliados.



15Critério Observações

Distância geométrica de coleta

É desejável que o percurso de ida (ou de volta) que os veículos de coleta fazem até o aterro, através das ruas e estradas existentes, seja o menor possível, com vistas a reduzir o seu desgaste e o custo de transporte dos resíduos. Normalmente em distâncias maiores a 20 ou 25 km faz-se necessária a implantação de uma estação de transferência.

Custo de aquisição do terreno

Se o terreno não for de propriedade da prefeitura, deverá estar, preferencialmente, em área rural, uma vez que o seu custo de aquisição será menor do que o de terrenos situados em áreas industriais.

Custo de investimento em construção e infra-estrutura

É importante que a área escolhida disponha de infra-estrutura completa, reduzindo os gastos de investimento em abastecimento de água, coleta e tratamento de esgotos, drenagem de águas pluviais, distribuição de energia elétrica e telefonia.

Custo de manutenção do processo de drenagem

A área escolhida deve ter um relevo suave, de modo a minimizar a erosão do solo e reduzir os gastos com a limpeza e manutenção dos componentes do sistema de drenagem.

Tabela 2.3 – Critérios econômico-financeiros Critérios político-sociais Completando a busca de uma área para aterro sanitário, os critérios sociais talvez sejam os mais importantes para uma futura operação sustentável do aterro, evitando ou pelo menos minimizando os possíveis conflitos sociais e políticos que possam surgir. Alguns aspectos a serem considerados estão listados na Tabela 2.4. a seguir.

Critério Observações Distância de núcleos urbanos de baixa renda

Aterros são locais que atraem pessoas desempregadas, de baixa renda ou sem outra qualificação profissional, que buscam a catação dos resíduos como forma de sobrevivência e que passam a viver desse tipo de trabalho em condições insalubres, gerando, para a prefeitura, uma série de responsabilidades sociais e políticas. Por isso, caso a nova área se localize próxima a núcleos urbanos de baixa renda, deverão ser criados mecanismos alternativos de geração de emprego e/ou renda que minimizem as pressões sobre a administração do aterro em busca da oportunidade de catação. Entre tais mecanismos poderão estar iniciativas de incentivo à formação de cooperativas de catadores, que podem trabalhar em instalações de reciclagem dentro do próprio aterro ou outros locais da cidade, de forma organizada, fiscalizada e incentivada pela prefeitura.

Acesso às áreas através de vias com baixa densidade de ocupação

O tráfego de veículos transportando resíduos é um transtorno para os moradores das ruas por onde estes veículos passam, sendo desejável que o acesso à área do aterro passe por locais de baixa densidade demográfica.

Inexistência de problemas com a comunidade local

É desejável que, nas proximidades da área selecionada, não tenha havido nenhum tipo de problema da prefeitura com a comunidade local, com organizações não-governamentais (ONG's) e com a mídia, pois esta indisposição com o poder público irá gerar reações negativas à instalação do aterro.

Tabela 2.4 – Critérios político-sociais 2.4.4. Priorização dos critérios de seleção Na seqüência apresenta-se uma sugestão de metodologia para a priorização de área em avaliação para a implantação de um aterro. A critério da equipe técnica responsável pelo processo de escolha da área, e de maneira justificada, a ordem de prioridade aqui proposta pode ser alterada, sendo que sempre a prioridade de ordem mais elevada é aquela que diz respeito ao atendimento das exigências legais.



16Critério Prioridade

Atendimento às exigências do órgão de controle ambiental e à legislação ambiental em vigor

1

Atendimento aos condicionantes político-sociais 2 Atendimento aos principais condicionantes econômicos 3 Atendimento aos principais condicionantes técnicos 4 Atendimento aos demais condicionantes econômicos 5 Atendimento aos demais condicionantes técnicos 6

Tabela 2.5 – Priorização dos critérios de seleção 2.4.5. Seleção da melhor área Analise da área selecionada frente aos critérios O local selecionado para se implantar um aterro sanitário deve ser aquele que atenda ao maior número de critérios, dando-se ênfase aos critérios de maior prioridade. A seleção da melhor área para implantação do aterro sanitário deve ser precedida de uma análise individual de cada área selecionada com relação a cada um dos diversos critérios apresentados, fornecendo-se a justificativa que permita considerar o critério "totalmente atendido", o "atendido parcialmente através de obras" ou o "não atendido". Quando os atributos naturais do terreno selecionado não forem suficientes para atender integralmente ao critério analisado, tais deficiências deverão ser sanadas através da implementação de soluções da moderna engenharia, de forma a que o critério seja atendido. Para que se possa efetuar a escolha da melhor área, é necessário que se fixem pesos, tanto para as prioridades, quanto para o atendimento aos critérios selecionados, como se mostra na Tabela 2.6. Aqui também, os pesos podem ser alterados de acordo com os especialistas envolvidos na tomada de decisão de buscas das áreas.

Prioridade dos critérios (Ver Tab. 2.4) Peso 1 10 2 7 3 6 4 5 5 2 6 1

Tipo de atendimento Peso Total 100 %

Parcial ou com obras 50 % Não atendido 0 %

Tabela 2.6 – Peso dos critérios e do tipo de atendimento Escolha da melhor área Será considerada melhor área aquela que obtiver o maior número de pontos após a aplicação dos pesos às prioridades e ao atendimento dos critérios. Para melhor entendimento, é apresentado o exemplo de um Município que deve escolher entre três áreas selecionadas, com as características fornecidas na Tabela 2.7.



17

Atendimento Critério Prioridade

Área 1 Área 2 Área 3

Proximidade a cursos d'água 1 T T T Proximidade a núcleos residenciais 1 T T P Proximidade a aeroportos 1 T T P Distância do lençol freático 1 P P T Distância de núcleos de baixa renda 2 T T P Vias de acesso com baixa ocupação 2 P P P Aquisição do terreno 3 P P T Investimento em infra-estrutura 3 T T P Vida útil mínima 4 P P T Uso do solo 4 T T T Permeabilidade do solo natural 4 P P P Extensão da bacia de drenagem 4 P P T Acesso a veículos pesados 4 T P P Material de cobertura 4 N P T Manutenção do sistema de drenagem 5 P P T Distância ao centro de coleta 6 T P P Nota: T – atende total/integralmente; P – atende parcialmente; N – não atende.

Tabela 2.7 – Características das áreas quanto ao atendimento dos critérios (exemplo) Aplicando-se os pesos definidos na Tabela 2.6, as áreas selecionadas chegarão à pontuação calculada na Tabela 2.8, a seguir.

Pontos do Atendimento Pontuação das ÁreasCritério Pontos da

Prioridade Área 1 Área 2 Área 3 Área 1 Área 2 Área 3

Proximidade a cursos d'água 10 100 100 100 10,0 10,0 10,0 Proximidade a núcleos residenciais 10 100 100 50 10,0 10,0 5,0 Proximidade a aeroportos 10 100 100 100 10,0 10,0 10,0 Distância do lençol freático 10 50 50 100 5,0 5,0 10,0 Distância de núcleos de baixa renda 6 100 100 50 6,0 6,0 3,0 Vias de acesso com baixa ocupação 6 50 50 50 3,0 3,0 3,0 Problemas com a comunidade local 6 0 50 100 0,0 3,0 6,0 Aquisição do terreno 4 50 50 100 2,0 2,0 4,0 Investimento em infra-estrutura 4 100 100 50 4,0 4,0 2,0 Vida útil mínima 3 50 100 100 1,5 3,0 3,0 Uso do solo 3 100 100 100 3,0 3,0 3,0 Permeabilidade do solo natural 3 50 50 50 1,5 1,5 1,5 Extensão da bacia de drenagem 3 50 50 100 1,5 1,5 3,0 Acesso a veículos pesados 3 100 50 50 3,0 1,5 1,5 Material de cobertura 3 0 50 100 0,0 1,5 3,0 Manutenção sistema de drenagem 2 50 50 100 1,0 1,0 2,0 Distância ao centro de coleta 1 100 50 50 1,0 0,5 0,5

Pontuação final 61,5 66,5 70,5

Tabela 2.8 – Pontuação das áreas (exemplo)



18Vê-se, portanto, que a área 3, apesar de se situar relativamente próxima a um núcleo residencial, é a que apresenta maiores vantagens no cômputo geral. Os valores encontrados na soma das colunas à direita da Tabela 2.8 não devem ser analisados ou interpretados de maneira absoluta. O que importa, neste caso, são as diferenças relativas do “pontos” ou das “notas” das diferentes áreas avaliadas. Uma pequena diferença entre as três áreas estudadas indica que elas são muito parecidas em termos dos critérios de avaliação adotados. Por outro lado, quando uma área apresenta pontuação muito abaixo ou acima das outras duas, indica que esta é, respectivamente, muito pior ou muito melhor que as demais. Importante frisar que não existe a área ideal, e em qualquer uma delas serão necessárias intervenções da engenharia para garantir a segurança ambiental do empreendimento. Uma metodologia bem conduzida de escolha de área conduzirá, entretanto, em um projeto de maior segurança sanitária e ambiental e de menor custo de implantação e de operação. Tão logo se escolha a área para a implantação do aterro sanitário, a prefeitura deve proceder imediatamente à compra ou desapropriação do imóvel. Sempre que possível desapropriar área maiores que o estritamente necessário para o aterro, permitindo a implantação de um grande cinturão de proteção ou de minimização dos impactos potenciais do futuro aterro. 2.5. Para não esquecer /dicas importantes

2.6. Exercícios 2.6.1. Cálculo de volume necessário do aterro sanitário Utilizando as equações 2.1 e 2.2, e tomando como modelo a tabela 2.1, defina o volume útil total necessário para implantar um novo aterro sanitário com as seguintes características:

População atual do município: 150.000 hab Geração percapita: 0,85 kg/hab.d (dia útil – 6 dias úteis por semana) Cobertura de coleta atual: 85 % A cobertura de coleta passará a ser de 100 % a partir do 6o ano de operação do aterro O aterro levará 5 anos para ser planejado, projetado e implantado

Antes de se iniciar a escolha de áreas é necessário se ter pelo menos um uma projeção dos volumes futuros de resíduos a serem

aterrados e uma concepção básica do projeto. Isto implica no tamanho da área que se vai buscar.

Tema para discussão: Em que etapa da escolha de uma área para implantação de um futuro aterro sanitário deve-se dar conhecimento da(s) área(s)

estuda(s) à comunidade vizinha?

Não existe área perfeita. O que queremos é uma área que cause os menores impactos ambientais e sociais...

Um bom aterro sanitário começa com uma boa escolha de áreas.



19Vida útil mínima do Aterro: 10 anos Peso específico dos resíduos compactados no Aterro: 0,8 t/m3 Volume de terra para cobertura: 15 % do volume de resíduos Taxa de crescimento populacional: 0,85 % ao ano Taxa de aumenta da geração percapita: 1 % a.a. Dias úteis por ano: 313 dias (excluídos os domingos)

2.6.2. Escolha de área para novo aterro sanitário Apresentam-se abaixo algumas características de 3 (três) possíveis áreas para implantação de um aterro sanitário. Considerando a metodologia apresentada neste capítulo faça a hierarquização das áreas. Considerar que qualquer aspecto das áreas que não foi mencionado neste exercício seja equivalente para as três áreas. ÁREA 1 Condições físicas:

• perfil do solo arenoso com 5 m de espessura; • condição de alta permeabilidade do solo; • área com declividade suave; • lençol freático a 4 m de profundidade; • presença de curso d’água na vizinhança, distância de 100 m; • 30 ha de área disponível.

Condições bióticas: • vegetação rasteira (campo sujo) em toda a área; • pequena presença de fauna.

Condições antrópicas: • uso para agricultura em toda a área, com a presença de benfeitorias de um dos

proprietários; • distância de 1.500 m do núcleo populacional mais próximo; • área pertencente a três proprietários.

ÁREA 02 Condições físicas:

• perfil do solo argiloso com 5 m de espessura; • condição de baixa permeabilidade do solo; • área com declividade suave; • lençol freático a 2 m de profundidade; • presença de curso d’água no interior da área; • 60 ha de área disponível.

Condições bióticas: • vegetação rasteira em 2/3 da área, vegetação arbórea nativa em 1/3 da área; • pequena presença de fauna.

Condições antrópicas: • uso para agricultura em toda a área, sem a presença de benfeitorias; • distância de 3.000 m do núcleo populacional mais próximo; • área pertencente a um único proprietário.

ÁREA 03 Condições físicas:

• perfil de solo areno-argiloso com 3,5 m de espessura; • condição de média permeabilidade do solo; • área com declividade média; • lençol freático a 3 m de profundidade; • presença de talvegue no interior da área;



20• 20 ha de área disponível.

Condições bióticas: • vegetação rasteira em toda área; • pequena presença de fauna.

Condições antrópicas: • uso para agricultura em toda a área, com a presença de benfeitorias do proprietário; • distância de 3.000 m do núcleo populacional mais próximo; • área pertencente a um único proprietário.



21 APÊNDICE 2.A – Fluxograma de resolução das decisões fundamentais

Figura 2.1 – Resolução das decisões fundamentais

O novo aterro atenderá mais que

um município?

Iniciar conversações com municípios vizinhos

Na própria jurisdição?

A identificação da área será feita pelo próprio município?

Estabelecer acordo sobre qual será o município sede

Propor limite de distância do aterro ao próprio município

Consensuar sobre cronograma de escolha da

área e projeto

Consensuar sobre tarifas e pagamentos

Implantar Comitê Gestor

Todo o município será atendido?

Identificar áreas/população a ser atendida

Estabelecer aporte anual de resíduos à área

Decidir sobre vida útil desejada do aterro

Aplicar os critérios de seleção de áreas

Ver Figura 2.2

Capacidade desejada da

área

Critérios de seleção

Aterro para atender um município

Aterro para atender dois ou mais municípios

sim

sim

sim

sim

não

não

não

não

Estabelecer fórum de participação



22 APÊNDICE 2.B – Fluxograma seqüência de identificação da melhor área

Figura 2.2 – Identificação da melhor área

Aplicação de critérios geográficos de exclusão, através da participação de especialistas

Locais com área potenciais

Numera da etapa Dados de entrada

1 Mapeamento das

restrições

Pré-seleção de várias áreas potenciais 2 Considerar condições de solo

requeridas, a propriedade e o uso do solo

Listagem das áreas pré-selecionadas

Pesquisa e visitação das áreas selecionadas 3 Análise das condições físicas

e ambientais da área e das áreas vizinhas

Pequena lista de áreas selecionadas

Fazer projeto conceitual e custos iniciais Com base na topografia fazer

o desenvolvimento e as fases do aterro, e os impactos ambientais

4

Investigação de campo na(s) área(s) preferida 5 Confirmação dos dados

geológicos e hidrogeológicos

Confirmar estimativa de custos e capacidade

Preparar estudo de viabilidade 6 Preparar plano de trabalho e

fluxo de caixa e a efetiva realização do EIA/RIMA

Bases para a tomada de decisão

Tomada de decisão com base em dados confiáveis

7

Capacidade da área e indicativo de custos

Decisão

Capítulo 3: Projeto e Implantação do Aterro Sanitário


23 3. PROJETO E IMPLANTAÇÃO DO ATERRO SANITÁRIO 3.1. Introdução A implantação de aterros sanitários pode ser entendida como um projeto de construção de engenharia civil onde a maior fonte de material que forma o “solo” é resíduos sólidos. Muitas das habilidades requeridas para planejar, projetar, e executar um projeto de aterro sanitário são as mesmas, pode-se assim dizer, requeridas em projetos de construção de rodovias. Outra área tecnológica que se aproxima muita das operações que ocorrem num aterro é a mineração. Pode-se ver a implantação e operação de um aterro sanitário como sendo um projeto de mineração ao contrário. Ou seja, na mineração tem-se um morro ou uma determinada gleba de terra e a cada dia retira-se uma parcela de material (argila, brita, carvão mineral, etc.) e transporta-se para uso nas cidades. No caso do aterro sanitário, a cada dia coleta-se uma quantidade de resíduos na cidade e transporta-se para uma determinada área onde são compactados dando forma a um morro. O objetivo de se fazer um projeto detalhado de aterro sanitário é prover uma forma de comunicação (por desenhos e especificações) de como o projetista pretende que o empreendimento seja desenvolvido. Todos os possíveis problemas práticos e logísticos de recepção, descarga, compactação e cobertura dos resíduos devem ser detalhados. Atenção especial dever ser dada ao movimento de água/lixiviado dentro do aterro. O projeto de um aterro sanitário deve minimizar os riscos à saúde pública e ao meio ambiente em caso de falhas na construção ou operação assegurando o atendimento aos padrões de projeto. Geralmente, isso implica em assumir níveis se segurança mínimo para:

continuidade de fornecimento de energia e combustíveis no local; a operação e manutenção de equipamentos sofisticados ou caros; operação e manutenção de bombas, misturadores, e outros equipamentos elétricos

ou mecânicos associados com controle de lixiviados e biogás; integridade de longo prazo dos sistemas artificiais de impermeabilização da base.

3.2. Decisões fundamentais Passada a etapa de escolha da área para construção do aterro sanitário, a municipalidade se vê frente a duas questões fundamentais:

A municipalidade tem os recursos técnicos para projetar e operar o novo aterro?

Quais os padrões de projeto e operação que serão adotados?

Surge desta segunda questão mais uma questão na política de operação que afeta as bases de projeto do novo aterro:

O aterro utilizará equipamentos automotores para a disposição e a compactação; ou métodos manuais?

A primeira questão colocada à municipalidade que vai implantar um aterro sanitário, principalmente quando se trata do primeiro aterro do município (saída da disposição a céu aberto) é se ela dispõe os recursos técnicos e humanos para projetar, desenvolver, e operar um empreendimento desse tipo. Uma variedade de habilidades profissionais é



24necessária para tal empreitada, incluído as disciplinas chave de:

gerenciamento de resíduos sólidos; engenharia civil e ambiental; hidrogeologia; engenharia geotécncia; hidrologia.

Uma “equipe de projeto”, sob a liderança de engenheiro civil ou ambiental com experiência, é considerada a melhor maneira de desenvolver um novo aterro sanitário. A municipalidade deve decidir se tal equipe pode ser formada dentre a própria instituição, se alguns membros devem ser trazidos de outras organizações, ou parte ou todo o projeto dever ser feito por outras instituições. Uma segunda questão fundamental a ser enfrentada pela municipalidade se refere ao padrão de aterro sanitário a ser adotado, o que refletirá no projeto e afetará os custos de implantação, operação e os subseqüentes cuidados de pós-fechamento. O projetista do aterro necessita receber da municipalidade uma lista ou sumário com os quesitos e critérios da performance básicos que o aterro deverá atender, e quando for aplicável, uma lista de melhorias a serem agregadas ao projeto se os custos estimados do projeto básico ficarem dentro no orçamento proposto pela municipalidade. Esta lista pode englobar critérios como:

o uso futuro previsto para área do aterro; qualquer limitação da área quanto ao uso para aterro sanitário ou atividades

associadas; regulamentos legais, normas e padrões de projeto que deverem ser respeitados; padrões de emissões ambientais, incluindo padrões de emissões às águas

superficiais e subterrâneas, e de ruído; segurança da área, cercamento, infra-estrutura, e serviços (p.ex., energia, água e

telefone); o programa e cronograma para o projeto (incluindo relatórios parciais de progresso,

aprovações, etc.); orçamento claro de capital e operações para o projeto.

Se é realimente fácil se depositar resíduos sólidos em aterros utilizando trator-de-esteiras ou máquinas pesadas similares, para aterros menores (p.ex., recebendo menos que 40 t/d) isso não é necessariamente essencial. Operação manual (i.é., sem o uso de máquinas de terraplanagem) pode ser efetiva quando não há maquinário disponível e quando há mão-de-obra em abundância (realidade de muitos municípios pequenos e médios latino-americanos e brasileiros). Uma combinação de procedimentos manuais e mecanizados pode ser adotada quando a disponibilização contínua de um trator-de-esteiras não puder ser assegurada. Outra alternativa é a utilização no aterro de máquinas de menor custo, como retro-escavadeiras, que podem fazer trabalhos de escavação de trincheiras ou valas, e mesmo a compactação dos resíduos e a cobertura, embora com menor grau de eficiência. As vantagens e desvantagens destes dois procedimentos são comparados na Tabela 3.1; e uma discussão sobre projeto, implantação e operação de aterros manuais para pequenas comunidades pode ser vista em detalhes nas seguintes referências bibliográficas: Lange et al. (2003) e em Jamarilo e Zepeda (1991).



25Manual Mecanizado

Efetivo para pequenos aterros recebendo até 40 t/d.

Sem limitação quanto ao tamanho da tonelagem diária do aterro. Serve para grandes e pequenos aterros.

Resíduos de países ou regiões ricas têm densidades mais baixas (entre 0,1 e 0,3 t/m3). Resíduos de outras regiões têm densidades na ordem de 0,4 a 0,5 t/m3. A disposição de manual de resíduos leves, de baixa densidade é difícil e ocupa um volume inicial maior (p.ex., 0,3 t/m3). A disposição manual de resíduos em regiões de baixa renda é mais factível, com densidade no aterro de cerca de 0,5 t/m3.

O peso dos equipamentos mecanizados pode conferir densidades iniciais ao aterro mais altas (entre 0,6 e 1,0 t/m3) requerendo um menor volume de aterro. A melhora da densidade conseguida em relação à disposição manual é menor para os resíduos mais densos das regiões de maior renda. Portanto, a vantagem conseguida com a melhor compactação por uso de equipamentos mecanizados é menos importante.

A disposição e compactação manual de resíduos tem custos relativamente mais baixos. Esta vantagem desaparece quando os custos se elevam e se aproximam dos custos da operação mecanizada. A operação manual do aterro aumenta o risco potencial de doenças ocupacionais pelo contato coma gentes perigosos presentes nos resíduos.

Equipamentos mecanizados requerem altos custos de combustíveis, peças e serviços de manutenção, e necessita de competência técnica para manter a operação. Requer maior treinamento para os operadores dos equipamentos.

Trabalho manual adicional é requerido para escavar o solo e espalhar o material de cobertura.

Alguns equipamentos mecanizados fazem este trabalho em adição à disposição dos resíduos.

Fonte: Rushbrook e Pugh (1999) Tabela 3.1 –Comparação entre aterramento manual e mecanizado de resíduos sólidos

3.3. Definição de aterro sanitário e de outros termos Aterro sanitário é uma técnica de disposição de resíduos sólidos urbanos no solo, sem causar danos à saúde pública e à sua segurança, minimizando os impactos ambientais, método este que utiliza princípios de engenharia para confinar os resíduos sólidos à menor área possível e reduzi-los ao menor volume permissível, cobrindo-se com uma camada de terra na conclusão de cada jornada de trabalho, ou a intervalos menores, se necessário (ABNT NBR 8419/92). A CETESB – Companhia de Tecnologia e Saneamento Ambiental de São Paulo – define aterro sanitário como um processo utilizado para a disposição de resíduos sólidos no solo, particularmente os resíduos domiciliares, que fundamentado em critérios de engenharia e normas operacionais específicas, permite uma confinação segura, em termos de controle da poluição ambiental e proteção ao meio ambiente. Aterramento dos resíduos é um processo pelo qual os resíduos sólidos são colocados no aterro sanitário. O aterramento inclui o monitoramento dos resíduos que entram no aterro, a disposição e a compactação dos resíduos, e a instalação de sistemas de monitoramento ambiental e de sistemas de controle. O termo célula é utilizado para descrever o volume de material colocado no aterro durante um determinado período de operação, geralmente um dia (ver Fig. 3.1). Uma célula inclui os resíduos depositados e o material de cobertura diária que os encobre. Cobertura diária geralmente consiste de uma camada de 15 a 30 cm de solo local ou outro material alternativo como composto ou entulhos da construção beneficiados que são colocados sobre as frentes de trabalho ao final de cada jornada de trabalho.



26Uma camada de resíduos do aterro é uma seqüência de células numa mesma altura do aterro (ver Fig. 3.1). Aterros típicos são constituídos de várias camadas sobrepostas. Bermas (ou terraços) são normalmente utilizadas quando a altura do aterro exceder 15 a 20 m. As bermas são utilizadas para manter a estabilidade dos taludes do aterro, para a colocação de drenagem de águas pluviais, para a colocação de redes de drenos de biogás, e para o trânsito de veículos e máquinas na manutenção futura dos taludes.

Figura 3.1 – Seção transversal de um aterro sanitário

A camada final inclui a camada de cobertura. A camada de cobertura final é colocada sobre o aterro quando todas as operações do aterro estão completadas. Esta camada normalmente consiste de várias camadas de solo e /ou geomembrana projetadas para melhorar a drenagem superficial, diminuir a infiltração de água da chuva no aterro, controlar e emissão de gases, e dar suporte a revegetação. O líquido coletado no fundo do aterro é conhecido como lixiviado. Também chamado de chorume ou percolado, os lixiviados são coletado em pontos intermediário em aterros de maior altura. Estes líquidos provem da infiltração da água da chuva e da água contida na forma de umidade dos resíduos. Os lixiviados contêm uma variedade de elementos e compostos químicos derivados da solubilização dos materiais depositados no aterro e dos produtos das reações químicas e bioquímicas que ocorrem no interior do aterro. Biogás ou gás de aterro é uma mistura dos gases resultantes da decomposição anaeróbia na matéria orgânica no aterro, sendo constituído principalmente de metano e gás carbônico e outros gases em menores concentrações, como o nitrogênio, oxigênio, amônia e traços de compostos orgânicos. Impermeabilização da base tem a função de prevenir a migração de lixiviados e gases pela base ou fundo do aterro, e é feita com uso de material argiloso compactado e/ou geomembranas. Elementos de controle em aterros incluem impermeabilização da base, sistemas de coleta e extração de lixiviados, sistemas de coleta e extração de biogás, e camadas de cobertura diária e final. Monitoramento ambiental envolve as atividades associadas à coleta e análise de amostras de água e ar, usados para monitorar o movimento de lixiviados e biogás na área do aterro. Encerramento do aterro é o termo utilizado para descrever os passos que devem ser dados para encerrar em segurança um aterro que teve seu volume completado. Cuidados de pós-encerramento referem-se a atividades monitoramento e manutenção de longo prazo do aterro após o seu encerramento (usualmente 30 a 50 anos).

Impermeabilização inferior

2: 1 a 3:1 declividade típica

Comprimento da célula

Cobertura intermediária

Cobertura final do talude

Camada de cobertura final

Resíduos sólidos compactados

Célula final

Célula Célula

Célula Cobertura

diária

Cobertura intermediária

Berma (terraço)

Cam

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27 3.4. Métodos de aterros Os principais métodos utilizados no aterramento de resíduos urbanos são: (1) células ou trincheiras escavadas, (2) área, e (3) depressões ou meia encosta. As principais características destes tipos de aterros, ilustrados na Figura 3.2, estão descritas abaixo.

• (1) Método da escavação de células ou trincheiras: é indicada para locais onde há adequada profundidade de material para cobertura e onde o nível do lençol freático não está próximo a superfície (veja Fig. 3.2a). Os resíduos são dispostos em células ou trincheiras escavadas no solo. O solo escavado é usualmente utilizado para cobertura diária e final. As células normalmente têm formato quadrado, enquanto que as trincheiras são retangulares com relação de comprimento/largura da ordem de 10/1 a 20/1, e de 1 a 3 m de profundidade. Em alguns casos, escavações abaixo do nível do freático podem ser feitas, desde que seja providenciado o rebaixamento permanente deste nível.

• (2) Método da área: este método é utilizado quando o terreno não é apropriado

para escavações de células ou de trincheiras, geralmente em locais onde o nível do lençol freático está muito perto da superfície (veja Fig. 3.2b). O material de cobertura deve ser transportado de caminhão de áreas adjacentes ou de áreas de empréstimo. Em locais com carência de material de cobertura, pode ser utilizado composto produzido de resíduos domiciliares ou podas de árvores e material verde. Outra técnica que tem sido utilizada, principalmente nos Estados Unidos e na Alemanha, é a utilização de coberturas removíveis como solo e geomembranas sintéticas, que são removidas antes da colocação dos próximos patamares.

Figura 3.2 – Métodos de aterro sanitário utilizados: (a) células ou trincheiras escavadas,

(b) área, e (c) depressão (Fonte: Tcobanoglous et al., 1993)

Nível original do terreno

Greide da cobertura final

Dreno pluvial Limite do aterro

Talude em terra

Células de resíduos Greide da cobertura final

Greide da cobertura final Talude em terra

(a)

(c)

(b)



28

• (3) Método das depressões: depressões, áreas de escavações, saibreiras, argileiras e pedreiras podem ser utilizadas para aterros (veja Fig. 3.2c). As técnicas de disposição e compactação dos resíduos em aterros em depressões variam com a geometria do local, as características do material de cobertura disponível, a hidrologia e geologia do local, os sistemas de controle de lixiviado e de gases utilizados, e do acesso ao local. O controle das águas superficiais normalmente é um fator crítico deste método. Como regra geral, a disposição de cada camada ou patamar de resíduos inicia-se na parte de montante da depressão e finda na boca ou parte mais baixa, de modo a evitar o acumulo de água atrás do aterro. O preenchimento do aterro dá-se em múltiplas camadas, e o método de operação é muito similar ao do método da área.

Aterros em pedreiras desativadas podem não dispor de quantidades suficientes de material para cobertura diária, assim o material deverá ser importado de fora da área. Neste caso composto produzido de resíduos domiciliares ou de material verde pode ser utilizado para cobertura diária. 3.5. O ecossistema aterro sanitário 3.5.1. Degradação anaeróbia de compostos orgânicos Para Gandolla et al. (1995), o aterro sanitário é uma tentativa do homem de confinar seus resíduos numa área controlada, a fim de fixar e concentrar as substâncias perigosas. Mas, ao mesmo tempo em que é uma criação artificial do homem, um aterro sanitário para resíduos sólidos urbanos é também um sistema vivo, dentro do qual se desenvolvem processos biológicos, similares aos que se encontram em certos ecossistemas particulares, ricos em matéria orgânica e pobres em oxigênio, como os sedimentos, pântanos e solos saturados em água. Digestão anaeróbia é definida por Metcalf e Eddy (1991), como a decomposição de matéria orgânica na ausência de oxigênio molecular, com a conversão deste material em metano (CH4) e dióxido de carbono (CO2). Na digestão anaeróbia, a matéria orgânica complexa, na forma de glicídios, proteínas, lipídios, etc., é convertida em compostos simples. As reações bioquímicas envolvidas geralmente são reações enzimáticas. Como se sabe, uma das características peculiares das proteínas é sua especificidade. Os compostos sobre os quais agem quimicamente são denominados de substratos. A equação simplificada pode ser expressa da seguinte forma (Pelczar et al., 1980):

SUBSTRATO + ENZIMA COMPLEXO ENZIMA/SUBSTRATO ENZIMA + PRODUTO A enzima é sempre liberada enquanto que o substrato é transformado no produto da reação, sendo esta outra característica essencial deste grupo de proteínas. A utilização de compostos orgânicos por bactérias, exige que tais substâncias sejam inicialmente hidrolisadas no ambiente externo antes que elas possam aproveitá-las. Para este propósito é que as bactérias produzem enzimas localizadas na sua superfície (extra celulares) que interagem com o alimento disponível no meio. As enzimas são também responsáveis pelo processo de transferência de hidrogênio das reações de oxidação. Os microrganismos anaeróbios produzem enzimas que preferem compostos de carbono, nitrogênio ou enxofre como aceptores finais de hidrogênio. Em geral, as enzimas possuem diversas características que afetam diretamente sistemas de degradação da matéria orgânica: são inativadas pelo calor, dependem da temperatura, são



29sujeitas a efeitos de toxicidade e são específicas para cada função. Quando os resíduos são depositados em aterro sanitário, a biodegradação que resulta na formação de metano não se inicia imediatamente. Um período que varia de meses até anos pode ser necessário para que sejam estabelecidas as condições de crescimento adequadas aos microrganismos específicos. As fases de decomposição anaeróbia de resíduos em aterros, propostas por pesquisadores, variam de três a seis ou mais, dependendo dos dados específicos utilizados e dos objetivos de cada estudo. Trabalhos de Rees (1980), Rees e Viney (1982) e Lima (1985) apud Lima (1995), revelaram um modelo de quatro estágios para expressar a metanogênese em aterro. Resumidamente, este modelo é assim explicado:

Fase aeróbia: após o aterramento dos resíduos os microrganismos aeróbios encontram-se habitando o meio. A temperatura do aterro situa-se entre 40 e 45ºC. A duração desta fase varia com a quantidade de oxigênio disponível e com o número de microrganismos. Segundo Rees (1980), a fase aeróbia dura entre 10 e 100 dias após o aterramento dos resíduos. Gandolla (1995) é mais explícito e indica o final desta fase em 15 dias de aterramento. A atividade dos microrganismos aeróbios resulta em produção de CO2, água e no aumento da temperatura interna do aterro; Fase anaeróbia ácida: com a diminuição do oxigênio, o meio passa a ser ocupado por microrganismos anaeróbios e anaeróbios facultativos. A glicose resultante da primeira fase, é agora metabolizada. O resultado deste processo é a formação de álcoois, ácidos e acetatos. Gases como o hidrogênio e o dióxido de carbono são liberados para a atmosfera do aterro. A temperatura nesta fase diminui um pouco, ficando na faixa de 37 a 40ºC. Esta fase tem uma duração aproximada de 60 dias; Fase metanogênica instável: com o equilíbrio na segunda fase, álcoois, ácidos e acetatos são agora decompostos por outro grupo de microrganismos (microrganismos hidrolíticos e fermentativos). Ocorre grande produção de acetatos, formiatos, hidrogênio e CO2, e pequenas quantidades de metano. A temperatura permanece em torno de 37ºC. Em aterros, que são considerados como meios heterogêneos, dificilmente existem as condições ideais, fato que aumenta o tempo de retenção, fazendo com que a fase metanogênica instável possa durar até 8 anos, ou mais; Fase metanogênica estável: finalmente, com a transformação dos acetatos, formiatos e dióxido de carbono produzidos na terceira fase por microrganismos metanogênicos, o processo se completa. Nesta fase, CH4 e CO2 são produzidos em grandes quantidades. O biogás gerado tem uma composição de aproximadamente 40% de dióxido de carbono e 60% de metano. Um aterro, em regime natural, pode atingir a quarta fase 10 anos após o aterramento;

Pohland e Harper (1985) apud Gomes (1989), apresentam um outro modelo para representar a digestão anaeróbia em aterros sanitários, e dividem o processo em cinco fases, assim descritas resumidamente:

Fase de ajuste inicial (I): é a fase de disposição inicial dos resíduos e acúmulo preliminar da mistura. Ocorre uma sedimentação inicial e cada célula do aterro é fechada. Variações nos parâmetros ambientais são detectadas e refletem o início do processo de estabilização; Fase de transição (II): a capacidade de campo é superada, isto é, inicia-se a formação do chorume ou lixiviado. A estabilização microbiológica sofre uma etapa de transição: passa de uma fase aeróbia para uma anaeróbia. Nitratos e sulfatos passam a ser, no lugar do oxigênio, os aceptores primários de elétrons. Surge dióxido de carbono no biogás formado no processo. O meio começa a se tornar redutor. Em análises do lixiviado já se encontram ácidos orgânicos voláteis;



30 Fase de formação de ácidos (III): ácidos orgânicos voláteis intermediários tornam-se predominantes com a continuidade da hidrólise e fermentação dos resíduos e constituintes do percolado. Nutrientes como o nitrogênio e o fósforo são liberados e utilizados como substrato para o aumento da biomassa. O hidrogênio é detectado e sua presença afeta a natureza e o tipo de produtos intermediários em formação; Fase de fermentação do metano (IV): produtos intermediários que aparecem durante a fase de formação de ácidos, são convertidos em metano e excesso de CO2. Potenciais de oxi-redução atingem os menores valores e os nutrientes continuam sendo consumidos. A carga orgânica do percolado é bastante diminuída, em correspondência aos aumentos da produção de biogás; Fase de maturação final (V): estabilização da atividade biológica e os nutrientes começam a ser limitantes no processo. As condições naturais ambientais se restabelecem, assim como a produção do biogás quase cessa. O oxigênio e as espécies oxidadas podem reaparecer lentamente com o correspondente aumento do potencial redox.

As fases metabólicas simplificadas e os grupos microbianos envolvidos no processo de transformação anaeróbia dos resíduos sólidos orgânicos em bioestabilizados, em aterros sanitários, com geração de metano, são apresentados na figura 3.3. 3.5.2. Microbiologia da degradação anaeróbia Segundo Novaes (1986), participam do processo de digestão as seguintes bactérias com suas respectivas funções:

Bactérias fermentativas: exercem importante papel nos dois estágios iniciais da digestão anaeróbia. São responsáveis pela produção de enzimas que liberadas no meio, hidrolisam compostos de cadeia complexa (como celulose, hemicelulose, pectina, etc.) e os transformam em compostos moleculares de cadeia simples. Estes últimos são fermentados resultando numa variedade de produtos como etanol, butiratos, acetatos, propionatos, etc. O substrato inicial e as condições do meio são fatores que regem os produtos do metabolismo desse grupo. A maioria dos estudos desenvolvidos mostra a predominância de organismos da família Streptococcaceae e Enterobacteriaceae, e dos gêneros Bacteroides, Clostridium, Butyrivibrio, Eubacterium, Bifidobacterium e Lactobacillus;

Bactérias acetogênicas produtoras de hidrogênio: consideradas essenciais à degradação anaeróbia, fermentam ácidos voláteis de cadeia maior que a do metanol, transformando-os em hidrogênio e acetato. Poucas espécies deste grupo de microrganismos foram isoladas e portanto igualmente pouco se conhece sobre elas, principalmente no que diz respeito às necessidades nutritivas. Verificou-se entretanto, a influência exercida pelo H2, revelando o estreito relacionamento existente entre as bactérias em questão e as correspondentes bactérias consumidoras de H2. A conseqüência relevante desse fato é o balanceamento do H2 no meio ambiente desses microrganismos. Algumas bactérias acetogênicas foram identificadas em trabalhos em que foram cultivadas juntamente com metanogênicas consumidoras de H2. Desulfovibrio desulfuricans e Desulfovibrio crilgaris produziram acetato, CO2, e H2, a partir de lactato na ausência de sulfato, e na presença de Methano sarcina barkeri, que utiliza acetato e H2 na metanogênese. Syntrophobacter wolinii, um organismo acetogênico, foi cultivado com Desulfovibrio sp (consumidor de H2), produzindo acetato e, provavelmente H2 e CO2 a partir do propionato.

Bactérias acetogênicas consumidoras de H2 ou homoacetogênicas: fermentam um amplo espectro de compostos de um carbono e ácido acético, precursor do metano. Igualmente pouco se conhece a respeito desse grupo. O autor, no entanto, destaca que Zeikus, em 1981, descreveu o metabolismo dessas bactérias como de alta eficiência termodinâmica, como conseqüência da não formação de H2 e CO2 durante o crescimento de compostos orgânicos de cadeia longa.



31

Figura 3.3 – Fases metabólicas e grupos microbianos envolvidos no processo de digestão anaeróbia (Fonte: Adaptado de HMSO, 1995)

A bactéria Clostridium aceticum foi identificada na conversão de H2 e CO2 a acetato. Bactérias homoacetogênicas que produzem acetato a partir do CO2 foram identificadas como sendo a Clostridium formiaceticum, Clostridium thermoaceticum, Acetobacterium woodii e Eubacterium limosum;

Celulose Proteínas

Processo Produto Microrganismo

Resíduos sólidos Resíduos orgânicos

FASE I (Aeróbia)

Hidrólise (Aeróbia)

Sais inorgânicos

Acetogênicas

Compostos solúveis intermediáriospor ex.: ácidos voláteis e

nitrogênio amoniacal

Resíduos inorgânicos

Lipídios

H2O

FASE II (Acidogênese)

Hidrólise e Fermentação (Anaeróbia)

FASE III (Acetogênese)

H2

Acetato Formiato

Bactérias homoacetogênicas

FASE VI (Metanogênese)

Metanogênicas CH4

FASE V (Aeróbia) Organismos

oxidativos do metano

H2O CO2

Bactérias redutoras de sulfato

Sulfetos metálicos

H2S

CO2

Legenda



32 Arquéias1 metanogênicas: formam um grupo especial composto de várias espécies

com diferentes formas celulares. Obtêm energia para o crescimento e formação do metano através de mecanismos ainda não inteiramente conhecidos. São estritamente anaeróbias e somente se utilizam de substratos específicos. No entanto, estudos comprovaram a sobrevivência de determinada espécie (Methanotrix) exposta a oxigênio puro, onde não só cresceram como igualmente produziram CH4. De um modo geral, desenvolvem-se em ambientes cujo potencial redox varia em torno de -300 mV. Considerou-se que o pH ideal para o seu crescimento e produção, situa-se numa faixa de 6,8 a 7,2, podendo contudo variar entre espécies. A temperatura situa-se na faixa de 15 a 40ºC para microrganismos mesófilos e de 55 a 65ºC para as espécies termófilas. As necessidades nutricionais foram consideradas bastante simples, com o crescimento ocorrendo em presença de amônia, sulfetos ou cisteína como fontes respectivas de nitrogênio e enxofre.

Yang e Okos (1987) citam mais as espécies metanogênicas Methanosarcina mazei e Methanobacterium soehngenii que usam o acetato como substrato.

Segundo Foresti apud Gomes (1989), as principais características das das metanogênicas são:

apresentam grande variedade de forma; crescem em H2, CO2, formiato, acetato e metanol; necessitam de ambiente fortemente redutores, com valores de Eh variando entre -300 e -400 mV; utilizam NH4

+ (íon amônio) como única fonte de nitrogênio; utilizam cisteínas e sulfetos como fonte de enxofre; possuem algumas coenzimas específicas como F420, Co-M e fator B; não apresentam ácido murânico na parede celular; com relação a parede celular, apresentam estrutura lipídica peculiar; constitui-se, filogeneticamente, no grupo mais antigo entre os procariotes.

Bactérias redutoras de sulfatos: freqüentemente associadas com as metanogênicas em meios anaeróbios, produzem acetato, H2 e sulfetos que são utilizados pelas metanogênicas. Essa interação ainda permanece duvidosa e este grupo representa papel importante no processo, tendo em vista que podem agir tanto como bactérias acetogênicas favorecendo a metanogênese, ou como bactérias competitivas inibindo o processo, dependendo das concentrações do sulfato. Resumindo, são responsáveis tanto pela produção como pelo consumo de acetato. 3.6. Partes constituintes do projeto de engenharia Um aterro sanitário é uma obra de engenharia, e como tal deve ter um projeto executivo que deverá ser obrigatoriamente constituído das seguintes partes:

memorial descritivo; memorial técnico; cronograma de execução e estimativa de custos; desenhos ou plantas; eventuais anexos.

O projeto deve desenvolvido por profissional devidamente registrado no CREA – Conselho Regional de Engenharia, Arquitetura e Agronomia. Todos os documentos e plantas relativas ao projeto devem ter assinatura e número de registro no CREA do profissional, com indicação da Anotação de Responsabilidade Técnica – ART. 1 Na década de 70 dois cientistas propuseram uma nova classificação para os seres vivos. Esta nova classificação os divide em três domínios: arquéias, bactérias e eucariotes. Arqueias e bactérias são procariotes, mas possuem, por exemplo, composição de parede celular diferente. Algumas características das arquéias são similares aos dos eucariotes. Neste domínio arqueia estão agora classificados os microrganismos metanogênicos e aqueles que habitam ambientes extremos. Pois isso que neste Manual, estamos falando de arquéias metanogênicas e não de bactérias metanogênicas. Para saber mais entre no sítio http://en.wikipedia.org/wiki/Archaea#History_of_archaean_microbiology.



33 3.6.1. Memorial descritivo Entende-se por memorial descritivo as prescrições do projeto do aterro no que se refere à sua concepção, abrangendo a origem e composição dos resíduos a serem dispostos, uma descrição do sistema de gerenciamento de resíduos do município, uma caracterização da área de implantação do aterro, e detalhadas descrição e especificação dos elementos do projeto e operação. Segundo a norma brasileira NBR 8419/92, um memorial descritivo deve abranger as seguintes partes:

a) informações cadastrais; b) informações sobre os resíduos a serem dispostos no aterro sanitário; c) caracterização do local destinado ao aterro sanitário; d) concepção e justificativa do projeto; e) descrição e especificações dos elementos do projeto; f) operação do aterro sanitário; g) uso futuro da área do aterro sanitário.

Todos os elementos do projeto (drenagem superficial, drenagem e tratamento de lixiviados, impermeabilização inferior e superior, drenagem de biogás, e operação do aterro) devem ser detalhadamente descritos no memorial descritivo, de modo que quem for implantar e operar o aterro não tenha dúvidas quanto à forma e detalhamento a ser executado. Sugere-se que a itenização do memorial descritivo seja a mesmo do memorial técnico, facilitando a consulta dos responsáveis pela execução do aterro em campo. 3.6.2. Memorial técnico Podemos denominar de memorial técnico o conjunto de cálculos e planos dos elementos constituintes do projeto, ou seja, o memorial técnico deve conter (segundo a NBR 8419/92):

a) cálculo dos elementos de projeto (mostrando dados e parâmetros de projeto utilizados, critérios, fórmulas e hipóteses de cálculo, justificativas e resultados);

b) vida útil do aterro (prazo de utilização); c) sistema de drenagem superficial; d) sistema de drenagem e remoção de lixiviados; e) sistema de drenagem de biogás; f) sistema de tratamento de lixiviados; g) cálculo de estabilidade dos taludes de terra e do maciço do aterro (resíduos).

No item 3.7 deste Manual se apresenta o cálculo e definição dos principais elementos de projeto de um aterro sanitário. 3.6.3. Cronograma de execução e estimativa de custos Faz parte do projeto do aterro a apresenta-se de um cronograma físico-financeiro para a implantação e operação do aterro sanitário. A estimativa detalhada dos custos de implantação, operação e manutenção do aterro devem conter, entre outros, os custos de:

a) equipamentos utilizados; b) mão-de-obra empregada;



34c) serviços utilizados; d) materiais utilizados; e) instalações e serviços de apoio.

3.6.4. Desenhos ou plantas O projeto de aterro sanitário pode variar de um local para outro, dependendo das características intrínsecas de cada local. Após a discussão e aprovação do projeto básico ou lay-out procede-se ao traçado do projeto executivo. As seguintes plantas são necessárias:

a) planta de situação e localização (escala entre 1:1000 e 1:2000); b) planta de concepção geral do aterro (1:1000 e 1:5000); c) planta baixa do aterro, ou vista superior com indicação das áreas de deposição

dos resíduos sólidos (não inferior a 1:1000); d) planta do sistema de drenagem superficial (não inferior a 1:1000); e) planta do sistema de drenagem de lixiviados (não inferior a 1:1000); f) planta do sistema de drenagem de gases (entre 1:200 e 1:1000); g) planta do sistema de drenagem de água subterrânea (não inferior a 1:1000); h) planta do sistema tratamento de lixiviados (entre 1:100 e 1:1000); i) planta com representação do aterro sanitário concluído (não inferior a 1:2000); j) detalhes dos sistemas de drenagem de lixiviados e de gases (entre 1:50 e 1:200); k) detalhes do sistema de tratamento de lixiviados (entre 1:50 e 1:200); l) detalhes da execução das células diárias de resíduos no aterro (entre 1:50 e

1:200); m) perfis longitudinais e transversais (entre 1:200 e 1:1000); n) detalhes das áreas de emergência (entre 1:200 e 1:1000); o) outros detalhes necessários para a perfeita compreensão do projeto; p) plantas baixas e detalhes das instalações de apoio (entre 1:50 e 1:200).

3.6.5. Anexos ao projeto executivo Pode-se colocar como anexos ao projeto do aterro sanitário laudos e documentos que autor julgar necessários ou importantes. A fim de ilustração, citam-se os seguintes possíveis anexos:

a) licenças ambientais ou outras licenças (como, p.ex., a Licença Prévia do aterro); b) certificado de propriedade ou titularidade da área; c) cópia da publicação da Licença Prévia em jornal; d) laudos geológico e hidrogeológico da área; e) laudo de qualidade das águas anterior à implantação do aterro sanitário; f) especificações técnicas de equipamentos ou materiais especiais; g) ART – Anotação de Responsabilidade Técnica; h) outros anexos.

3.7. Principais elementos de projeto 3.7.1. Sistema de drenagem superficial (pluvial) O sistema de drenagem superficial ou de águas pluviais tem como objetivos a coleta e o esgotamento das águas de chuva, de forma a evitar a ocorrência de erosões nos taludes e no sistema viário, bem como o aumento da quantidade de percolados por infiltrações superficiais. Este sistema de drenos retira tanto a água da chuva que cai sobre as áreas do aterro sanitário já concluídas e cobertas, como as águas que vêm da bacia de contribuição de montante do aterro (na escolha da área e projeto do aterro, este bacia de contribuição de



35montante deve ser a menor possível). O sistema de drenagem deverá ser composto por canais construídos em argila compactada, solo revestido em concreto, meia-cana ou tubos de concreto. Estes terão a função de captar as vazões de cada sub-bacia, criada com a conformação topográfica final do empreendimento, e encaminhá-las para o talvegue. No caso de existirem declividades elevadas no local, deverão ser adotadas medidas de redução da velocidade das águas, como curvas de nível ou escadas d’água, evitando a ocorrência de processos erosivos. O topo das células deverá apresentar uma conformação que possibilite a divisão das águas pluviais, de forma que as escadas de dissipação não apresentem seções muito grandes, que dificultem o acesso de máquinas e veículos ao local. Cálculo da vazão de projeto No dimensionamento da rede de drenagem das águas pluviais pode-se utilizar o Método Racional, válido para pequenas bacias (área até 50 hectares):

(3.1)

onde Q = vazão a ser drenada na seção considerada (m³/s); C = coeficiente de escoamento superficial (% do V precipitado que escoa sup.); ic = intensidade de chuva crítica (m/s), (quando t = tc); A = área bacia ou sub-bacia de contribuição (m2).

O coeficiente de escoamento superficial é função do tipo de solo, da cobertura do solo, e da declividade do terreno, e para o presente caso, pode ser obtido da Tabela 3.2.

Solo Arenoso Solo Argiloso Tipo de cobertura Declividade < 7% Declividade > 7% Declividade < 7% Declividade > 7%

Áreas com matas 0,20 0,25 0,25 0,30 Campos cultivados 0,30 0,35 0,35 0,40 Áreas gramadas 0,30 0,40 0,40 0,50 Solos sem cobertura vegetal 0,50 0,60 0,60 0,70

Tabela 3.2 – Valores do coeficiente de escoamento superficial (Fonte: Rocca et al., 1993) A intensidade da chuva crítica é a que causa maior vazão na seção considerada e tem duração igual ao tempo de concentração (t = tc). Rocca et al. (1993) sugerem a seguinte equação para cálculo da chuva crítica:

(3.2)

onde ic = intensidade da chuva crítica (mm/min); tc = tempo de concentração (min); T = tempo de retorno (anos) – usualmente usa-se 5 ou 10 anos; P(60,10) = precipitação com duração de 60 minutos e período de retorno de 10 anos

(mm), já ocorrida. Valores para algumas localidades brasileiras estão na Tabela 3.12 do Apêndice 3.B.

AiCQ c ..=

[ ])10,60(25,0 ).50,0.54,0).(52,0ln.21,0(1),( PtT

tTti c

ccc −+=



36O tempo de concentração, que corresponde ao tempo que a gota de chuva que cai no ponto mais distante da bacia de contribuição leva para chegar à seção considerada, pode ser calculado por uma das seguintes fórmulas:

(3.3)

(3.4)

onde tc = tempo de concentração (min);

L = comprimento do talvegue máximo da bacia (km); H = altura máxima do perfil longitudinal do talvegue máximo (m); I = declividade média do talvegue máximo (m/m) – I = H / L.

Dimensionamento do canal de drenagem Conhecida a vazão de projeto, o dimensionamento do canal pode ser feito através da seguinte equação (Chezy-Manning):

(3.5) Onde Q = vazão (m3/s);

n = coeficiente de rugosidade das paredes do canal (tabelado, ver tabela 3.3); S = seção molhada – área da seção transversal ocupada pelo líquido (m2); Rh = raio hidráulico da seção, S/Pm (m), onde Pm é o perímetro molhado; i = declividade do canal (m/m).

Os valores de rugosidade de Manning (n) são apresentados na Tabela 3.3.

Material de revestimento do canal Coeficiente n Concreto 0,013 Terra 0,025 Brita 0,030

Tabela 3.3 – Valores do coeficiente de rugosidade (Fonte: Rocca et al., 1993) No caso de canais trapezoidais ou triangulares, a inclinação dos taludes depende da material constituinte ou de revestimento. Para cada tipo de material também existem velocidades de escoamento máximas admissíveis para se evitar a erosão dos canais. Na Tabela 3.4 apresentam-se alguns desses valores.

3.3,5ILtc =

21

32

...1 iRSn

Q h=

385,03

.57

=

HLtc



37

Superfície do canal Inclinação dos taludes em seção trapezoidal (V : H)

Velocidades máximas nos canais (m/s)

Solo arenoso 1 : 1,5 0,60 Solo siltoso 1 : 1,5 0,70 Solo argiloso 1 : 1,5 0,80 Argila rija 1 : 1 1,00 Cascalho fino ou brita 1 : 2 1,20 Pedregulhos ou cascalho grosso 1 : 2 1,60 Concreto 1 : 1 3,00

Tabela 3.4 – Inclinação dos taludes e velocidades máximas (Fonte: Rocca et al., 1993) O dimensionamento dos canais, através da Equação 3.5, é um procedimento iterativo, onde após definir o tipo de seção do canal, vai-se atribuindo dimensões ao mesmo e verificando se as velocidades, para a vazão de projeto, ficam dentro dos limites estabelecidos na Tabela 3.4. 3.7.2. Sistema de impermeabilização A construção de sistemas de impermeabilização em aterros objetiva impedir a infiltração de águas da chuva através da massa de resíduos, após a conclusão da operação de aterramento (impermeabilização superior) e garantir um confinamento dos resíduos e lixiviados gerados, impedindo a infiltração de poluentes no subsolo e aqüíferos adjacentes (impermeabilização inferior ou da base). Um sistema de impermeabilização deve apresentar as seguintes características:

estanqueidade; durabilidade; resistência mecânica; resistência a intempéries; compatibilidade com os resíduos a serem dispostos.

Os materiais mais utilizados para a impermeabilização em aterro são as argilas compactadas e as geomembranas sintéticas. Também são utilizadas, principalmente nos Estados Unidos da América as membranas duplas de geotêxtil com uma camada intermediária fina de argila bentonítica. Segundo Rocca et al. (1993) um solo argiloso, para ser considerado adequado como impermeabilização de aterros, deve atender às seguintes características:

ser classificado como CL, CH, SC ou OH, segundo sistema unificado de classificação de solo (ASTM D2487-00);

apresentar uma porcentagem maior do que 30 % de partículas passando pela peneira no 200 da ASTM (Análise de Granulometria por Peneiramento e Sedimentação conforme NBR 7181/84);

apresentar limite de liquidez maior ou igual a 30 % (conforme NBR 6459/84); apresentar índice de plasticidade maior ou igual a 15 (conforme NBR 7180/84); apresentar coeficiente de permeabilidade inferior a 10-7 cm/s quando compactado.

Para atingir o grau de permeabilidade desejada, as camadas impermeabilizantes de argila devem ser executadas com controle tecnológico de compactação, com as seguintes características:

camadas compactadas de no máximo 20 cm de espessura; umidade em torno da umidade ótima obtida no ensaio de compactação com Proctor



38normal;

densidade de no mínimo 95 % da densidade máxima obtida no ensaio de compactação Proctor normal;

coeficiente de permeabilidade de, no máximo, 10-7 cm/s. Geomembranas são membranas sintéticas feitas de borracha e plásticos e são comercializadas em diversas espessuras, texturas e materiais. Entre os polímeros atualmente utilizados para a confecção de membranas flexíveis incluem-se os seguintes tipos: borracha butílica; borracha da epiclorídrina (ECO); borracha de nitrila; borracha de etilo-propileno (EPDM); elastômeros termoplásticos; neopreno (borracha de cloropreno); cloreto de polivinila (PVC); polietileno de alta densidade (PEAD); polietileno clorado (CPE); polietileno clorossulfonado (CSPE); poliolefinas elastificadas (ELPO); e terpolímero de etileno-propileno (EPT). Na seleção de uma membrana sintética para aterro sanitário, o material a ser utilizado deve atender aos seguintes requisitos:

resistir satisfatoriamente ao ataque de todos os produtos químicos aos quais estiver exposto, assim como às radiações ultravioleta e aos microrganismos;

apresentar resistência às intempéries para suportar os ciclos de umedecimento e secagem e de frio e de calor;

apresentar adequada resistência à tração e flexibilidade e alongamento suficientes para suportar os esforços de instalação e de operação, sem apresentar falhas;

resistir à laceração, abrasão e punção de qualquer material pontiagudo ou cortante que possa estar presente nos resíduos;

apresentar facilidade para execução de emendas e reparos me campo, sob quaisquer circunstâncias.

Na tabela 3.5 apresenta-se as características, vantagens e desvantagens de algumas geomembranas sintéticas.

Material Características Vantagens Desvantagens

Borracha butílica

Copolímero de isobutileno com pequenas quantidades de isopreno.

Baixa permeabilidade a vapor d’água e gás; estabilidade térmica; resistência a intemperismo e à ozona; resistência à tração; ruptura e punção.

Baixa resistência a solventes de hidrocarbonetos e óleos de petróleo. Difícil para emendar ou reparar.

Borracha de etileno-propileno (EPDM)

Família de terpolímeros de etileno, propileno e hidrocarbonato não conjugado.

Resistência à ozona, radiação ultravioleta, ao envelhecimento, à abrasão, à ruptura e a absorção e penetração de água; tolerância aos extremos de temperatura. Alta flexibilidade; resistência a concentrações diluídas de ácidos,álcalis, silicatos, fosfatos e salmoura.

Não é recomendada para solventes de petróleo e solventes halogenados. Difícil para emendar ou reparar.

Cloreto de polivinila (PVC)

Polímero do monômero de cloreto de vinila.

Resistência à tração, punção, absorção e alongamento; boa resistência a inorgânicos; facilidade para emendar.

É atacada por muitos orgânicos, incluindo hidrocarbonetos, solventes e óleos. Não é recomendada para exposição às intempéries e a à radiação ultravioleta.

Polietileno de ata densidade(PEAD)

Polímero termoplástico baseado em etileno.

Resistência a óleos e solventes; baixa permeabilidade a vapores de água e gás; resistência às intempéries e a altas temperaturas.

Sujeita a rachaduras e a punção. Difícil para manusear em campo.

Polietileno clorossulfonado (CSPE)

Família de polímeros resultantes da reação de polieitileno com cloro e dióxido de enxofre.

Resistência à ozona, ultravioleta, intempéries e aos extremos de temperatura; resistência a ácidos e álcalis; resistência à punção; facilidade para emendar.

Baixa resistência à tração. Baixa resistência a óleos.

Tabela 3.5 – Características, vantagens e desvantagens de determinas geomembranas sintéticas (Fonte: Rocca et al., 1993)



39 Embora a permeabilidade das geomembranas seja muito baixa, elas não são totalmente impermeáveis. Além disso, as mantas têm permeabilidade seletiva, ou seja, o coeficiente de permeabilidade é diferente para gases e líquidos, e também é diferente para diferentes líquidos. A título de ilustração apresentamos a capacidade de transporte de água (permeabilidade à água) e de cresol (um composto orgânico aromático) das geomembranas de PEAD e de PVC (Vidal, 2003):

permeabilidade à água do PEAD – 1,2 x 10-8 m3/(m2.d) ou 1,4 x 10-11 cm/s permeabilidade à água do PVC – 1,8 x 10-6 m3/(m2.d) ou 2,1 x 10-9 cm/s

permeabilidade ao cresol do PEAD – 2,6 x 10-6 m3/(m2.d) ou 3,0 x 10-9 cm/s permeabilidade ao cresol do PVC – 9,1 x 10-7 m3/(m2.d) ou 1,1 x 10-9 cm/s

Os geocompostos bentoníticos podem ser definidos como uma barreira hidráulica geossintética que consiste de argila bentonítica sódica encapsulada por geotêxteis unidos somente nas bordas ao longo de toda a sua superfície através de agulhamento ou ponteamento; podendo também ser aderida à geomembrana por adesivos químicos. São apresentadas em bobinas de largura e comprimento em torno de 5 e 50 m, respectivamente, e geralmente usadas como alternativa em substituição à camada de argila compactada ou como camada complementar em sistemas compostos por vários geossintéticos mais camada de argila compactada. Quando hidratada sob confinamento, a bentonita expande-se formando uma camada de baixa permeabilidade, que funciona como proteção hidráulica similar a vários centímetros de argila compactada. A permeabilidade do geocomposto bentonítico com espessura de 5 mm é da ordem de 10-9 cm/s para aqueles encapsulados em geotêxtil, e de 10-12 cm/s para os aderidos a geomembrana. Impermeabilização inferior A NBR 13896/97 prevê a necessidade de implantação de uma camada impermeabilizante na base do aterro quando no local não houver um solo homogêneo com coeficiente de permeabilidade inferior a 10-6 cm/s e uma zona não saturada com espessura superior a 3,0 m. Entretanto, o órgão ambiental licenciador pode exigir, e normalmente exige como no caso da Fepam no Rio Grande do Sul, que seja construída esta camada inferior mesmo que o solo local atenda ao especificado acima. Esta camada impermeabilizante inferior deve:

ser construída com materiais de propriedades químicas compatíveis com os resíduos, com suficiente espessura e resistência, de modo a evitar rupturas devido a pressões hidrostáticas e hidrogeológicas, contato físico com o lixiviado ou resíduo, condições climáticas e tensões da instalação da impermeabilização ou aquelas originárias da operação diária;

ser colocada sobre base ou fundação capaz de suportá-la, bem como resistir aos gradientes de pressão acima e abaixo da impermeabilização, de forma a evitar sua ruptura por assentamento, compressão ou levantamento do aterro;

ser instalada de forma a cobrir toda a área, de modo que o resíduo o lixiviado não entre em contato com o solo natural.

Os sistemas de impermeabilização inferior podem ser simples, compostos ou duplos (ver figura 3.1). Sistemas simples são construídos com apenas uma camada, geralmente de argila compactada (também pode ser com somente uma camada de geomembrana). Os sistemas compostos são construídos por duas camadas sobrepostas de diferentes



40materiais, geralmente uma camada de argila compactada mais uma geomembrana sobreposta, supondo-se uma perfeita aderência entre geomembrana e a argila. Um sistema composto funcionada como uma única camada. Já os sistemas duplos são construídos com duas camadas espaçadas por material drenante (geralmente o material drenante é areia ou uma geomalha) que tem por finalidade detectar e coletar os líquidos ou gases que porventura venham a passar pela camada impermeabilizante imediatamente acima. Cada uma das duas camadas dos sistemas duplas pode ser simples ou composta. A decisão de qual sistema de base adotar num projeto de aterro sanitário depende fundamentalmente das condições do solo e hidrogeologia do local, do tipo (periculosidade) dos resíduos a serem dispostos e do tamanho e importância do aterro. Daniel (1993) sugere a seguinte prioridade em termos de eficácia dos sistemas: melhor desempenho, sistema composto argila compactada e geomembrana; depois sistema simples de argila compactada; e o pior desempenho o sistema simples somente com geomembrana. O autor cita ainda que a eficácia em termos de vazamentos pela base do aterro, a vazão por hectare é cerca de 100 vezes menor em sistemas compostos do que sistemas simples de argila ou de geomembrana. Quanto maior o aterro, em termos de volume útil total ou capacidade de recepção diária, e quanto mais sensível ambientalmente for o local de implantação do aterro, maior devem ser os cuidados do projetista. Neste caso, pode-se adotar sistemas compostos ou até duplos de impermeabilização. Em muitos casos, o próprio órgão ambiental licenciador estabelece as condições a serem adotadas por ocasião da emissão da Licença Prévia (LP).

Figura 3.1 – Sistemas de impermeabilização inferior (simples, composto e duplo)

Em locais ambientalmente favoráveis, com camada espessa de material de baixa permeabilidade e com nível profundo de lençol freático, sistemas simples de impermeabilização podem ser adotados. Quando sistemas simples são adotados, deve-se sempre preferir a impermeabilização com argila compactada à colocação de uma camada simples de geomembrana. Isto porque a camada mineral tem melhor desempenho e resistência a longo prazo. Daniel (1993) cita um estudo de estanqueidade feito nos Estados Unidos em 19 aterros reais com impermeabilização com geomembrana, tendo sido verificado vazamento de lixiviados pela base nos 19 aterros avaliados. Na figura 3.2 apresenta-se uma sugestão de sistema de impermeabilização inferior para aterros sanitários com grande potencial de impacto ambiental. A camada de geotêxtil (geossintético filtrante) que é mostrada na figura 3.2, quando colocada sobre o dreno de brita, em aterros brasileiros que contêm alto teor de matéria

Legenda:

Resíduos sólidos

Dreno de areia

Geomembrana

Argila compactada

Solo natural

(a) Simples (b) Composto (c) Duplos

ou



41orgânica pode levar a colmatação biológica do geotêxtil. Por isso, nestes casos não se recomenda a utilização deste material. As normas brasileiras de aterros sanitários não exigem a instalação de geomembranas na base. Entretanto, como já referido anteriormente, muitos órgãos ambientais têm feito esta exigência para o licenciamento de aterro em condições específicas.

Figura 3.2 – Sistema de impermeabilização inferior

A NBR 13896/97 – Aterros de resíduos não perigosos: Critérios para projeto, implantação e operação – apresenta uma aparente contradição quando por um lado condiciona em seu item 5.2.1 a implantação da impermeabilziação inferior ao não atendimento das condições naturais do terreno estabelecidos pela própria norma (em seu item 4.1.1-b). Quer dizer, se o terreno natural apresentar permeabilidade inferior a 10-6 cm/s e uma zona não saturada com espessura superior a 3,0 m, pela norma acima não é necessária impermeabilização artificial. No entanto, no item 5.2.6 da mesma norma, diz que sob o sistema artificial de impermeabilização inferior deve haver um sistema de detecção de vazamento de lixiviados. Ora, como pode uma hora exigir um dreno de segurança ou dreno testemunha (como o mostrado na figura 3.2) e outra hora prescindir até mesmo de um sistema de impermeabilização? Na nossa opinião, a escolha do tipo de sistema a adotar depende do tipo de terreno, do tamanho do aterro e da exigência do órgão ambiental. Instalação (construção) da impermeabilização inferior A construção da camada de base do aterro é uma das partes importantes e sensíveis de toda obra. É esta camada, se bem executada, que impede a contaminação das águas subterrâneas por lixiviados e gases. Além disso, em aterro de médio e grande porte é praticamente impossível fazer qualquer reparo nesta camada se houver alguma ruptura. A instalação desta camada começa com a terraplanagem do terreno, retirando a vegetação, rochas e outros materiais e deixando o terreno no greide definido pelo projeto. Nas figuras 3.3.a e 3.3.b pode-se ver trabalhos de terraplanagem de regularização do fundo de um aterro sanitário. Em 3.3.a, ao fundo, vê-se a regularização do talude com argila para posterior colocação da geomembrana; e em 3.3.b, o solo escavado é transportado para um

Resíduo Sólido

Solo Natural

Dreno segurança - Areia

Dreno de Brita

Argila proteção mecânica

Argila compactada

Argila compactada

Variável

Ab1

Dsb

Ab2

Apm

DbGeotêxtil Base Gramatura (Gb)

PEAD (PEADb) mm

Impe

rmea

biliz

ação

da

Bas

e

Espessuras: Db = mínimo 30 cm Apm = 20 a 30 cm PEADb = 1; 1,5; 2 ou 2,5 mmAb1 = 60 a 100 cm Dsb = 15 a 20 cm Ab2 = 60 a 100 cm

Uso de geotêxtil não é recomendado em aterro sanitário (possibilidade de colmatação). Usa-se

em aterros resíduos industriais perigosos.



42depósito provisório para posterior uso como material de cobertura. Uma vez feita a terraplanagem, inicia-se a construção da camada de impermeabilização inferior propriamente dita. A argila é espalhada no local, homogeneizada e compactada com a utilização de equipamento de construção rodoviária como arados de discos, compactadores pé-de-carneiro e trator-de-esteiras (ver figura 3.4). Em pequenos aterros, a compactação pode ser feita manualmente ou com equipamento conhecido com “sapo mecânico”. A compactação da argila deve ser feita em camadas não superiores a 25 cm de espessura, na umidade ótima. Se argila estiver muito úmida, um arado de discos pode ser utilizado para revolver o material a acelerar sua secagem. Este procedimento também é utilizado para fazer a “conexão” entre as sucessivas camadas compactadas de argila. Quando o material estiver abaixo da umidade ótima, deve-se fazer a aplicação de água limpa com caminhão ou tanque pipa.

Figura 3.3 – Terraplanagem em aterro (Aterro Sanitário da Extrema, Porto Alegre)

Figura 3.4 – (a) Espalhamento e (b) compactação por rolo pé-de-carneiro das camadas de

argila (Aterro Sanitário da Extrema, Porto Alegre) Caso o aterro tenha camada de impermeabilização composta, isto é, geomembrana sobreposta a uma camada de argila, a superfície sobre a qual a geomembrana vai ser disposta deve estar seca, lisa e livre de torrões de argila, pedras, raízes e qualquer outro material orgânico. Preferencialmente a geomembrana deve ser instalada nas horas do dia de temperaturas mais amenas, devendo-se evitar temperaturas muito extremas, devido às dilatações que causam nas membranas. Nas figuras 3.5.a e 3.5.b pode-se ver a instalação da geomembrana em campo, num sistema composto de impemeabilização de argila compactada e manta de PEAD.

(a) (b)

Solo natural

1a camada de argila compactada

(a) (b)



43

Figura 3.5 – (a) Colocação da geomembrana de PEAD sobre camada de argila

compactada e (b) patamar impermeabilizado com PEAD (Aterro Sanitário da Extrema, Porto Alegre)

Um detalhe importante a ser observado é que para uma maior eficácia do sistema composto argila e geomembrana é que estes dois materiais devem ser justapostos de modo a se ter um bom contato hidráulico (muitas vezes chamado de contato íntimo). Desta forma, eventuais falhas na geomembrana, ou mesmo na camada de argila, terão menor probabilidade de resultarem em vazamentos de líquidos ou gases pela base do aterro (ver figura 3.6).

Figura 3.6 – Projeto adequado de sistema composto de impermeabilizacão com contato

íntimo entre geomembrana e a argila compactada (Adaptado de Daniel, 1993) De modo a evitar escorregamento ou ação do vento sobre a geomembrana, esta deve ser firmemente ancorada nas bordas superiores dos taludes do aterro sanitário. A canaleta de ancoragem (ver figura 3.7) deverá ser escavada de acordo com as dimensões previstas no projeto, e o reaterro deverá ser feito cuidadosamente para evitar danos a geomembrana. Como material de reaterro pode-se utilizar o próprio solo escava ou concreto. Com o objetivo de proteger a geomembrana de danos que possam ser causados pela colocação do sistema de drenagem (brita) ou mesmo dos resíduos sólidos (materiais pontiagudos e cortantes), uma camada de proteção mecânica deverá ser colocada sobre a geombrana. Esta camada, com cerca de 20 a 30 cm de espessura, poderá ser de qualquer solo, não sendo necessário que seja argila, uma vez que a sua função não é de impermeabilização, mas de proteção. Esta camada de solo também evita que a geomembrana fique exposta à ação da temperatura e dos raios solares. Na figura 3.8 mostra a colocação desta camada de proteção mecânica.

Argila compactada de baixa permeabilidade

Solo de alta permeabilidade (areia) ou geotêxtilVazamento limitado Vazamento extensivo

Geomembrana

Contato íntimo

Defeito Defeito

Adequado Não Recomendado

(b)(a)



44

Figura 3.7 – Dimensões mínimas da canaleta de ancoragem (Fonte:Vidal, 2004)

Figura 3.8 – (a) Colocação e (b) nivelamento da camada de proteção mecânica da

geomembrana (Aterro Sanitário da Extrema, Porto Alegre) Impermeabilização superior (cobertura final) Sistemas de cobertura final são diferentes de sistema de impermeabilização da base por que eles promovem uma barreira para a água e não para o lixiviado. A resistência química requerida para a cobertura é, portanto menor que a requerida para sistemas de base. Entretanto, sistemas de cobertura são mais suscetíveis a questões de durabilidade e exposição a elementos, como a ressecamento da argila, erosão, escavação por animais, e penetração de raízes. Também, devido à alta compressibilidade dos resíduos urbanos, os sistemas de cobertura devem ser suficientemente flexíveis para resistir aos danos causados por potenciais grandes adensamentos diferenciais. Os critérios de projeto para um sistema de cobertura final devem ter por objetivo:

minimizar a infiltração da água da chuva para dentro do aterro sanitário; promover uma boa drenagem superficial; resistir à erosão; restringir a migração do biogás ou melhorar a sua recuperação energética; separar os resíduos dos vetores como animais, insetos e roedores; melhorar o aspecto estético e paisagístico; minimizar a manutenção de longo prazo; por fim, proteger a saúde humana e o meio ambiente.

Na figura 3.9 apresenta-se uma proposta de configuração de sistema de cobertura final. A camada de argila deverá ter uma espessura entre 50 e 60 cm, e ser compactada até uma permeabilidade da ordem de 1 x 10-5 cm/s. No entanto, mesmo com uma compactação, a camada de cobertura com argila está suscetível a fissuramento devido a recalque diferencial

(a) (b)



45da massa de resíduos que está abaixo. Neste caso, pode ser indicada a utilização de barreiras mais flexíveis, como as camadas compostas de argila e geomembranas.

Figura 3.9 – Componentes básicos de sistemas de cobertura final

Sharma e Lewis (1994) colocam que as geomembranas utilizadas em cobertura de aterros devem ser flexíveis, ter alta resistência ao puncionamento, resistência ao cisalhamento, e ser duráveis frente às condições as quais são expostas. Os autores citam que, se um lado as geomembranas de PEAD são mais utilizadas para impermeabilização inferior, em sistemas de cobertura são utilizadas as geomembranas de PEMBD – polietileno de muito baixa densidade – e de PVC, por sua flexibilidade a boa resistência à punção. A espessura mínima recomendada para a geomembrana de cobertura é de 0,5 mm. Para evitar o ressecamento e danos à camada de argila deve ser prevista uma cobertura com solo vegetal. Esta camada de solo vegetal favorece um maior escoamento superficial e protege contra a erosão. A vegetação a ser colocada deve ser resistente, auto suportada, densa o suficiente para minimizar a erosão, e possuir raízes que não penetrem a camada de baixa permeabilidade (camada de argila). Sugere-se que gramíneas de raízes radiais sejam plantadas; e que seja evitado o plantio ou crescimento natural de espécies com raízes pivotantes e profundas. A espessura desta camada vegetal deverá ser da ordem de 20 a 30 cm, com uma declividade entre 3 a 5 %. Quando for utilizada camada de cobertura composta (argila + geoemembrana) é importante que logo abaixo desta dupla camada seja instalado um dreno horizontal de biogás; com espessura de 15 a 20 cm. Este dreno terá a função de captar os gases formados pela decomposição dos resíduos e conduzi-los até os drenos verticais de gases. Caso seja utilizada camada composta de cobertura sem colocação deste dreno, a pressão do gás poderá gerar pontos localizados de elevada pressão de biogás no interior do aterro, resultando em bolhas de gás, que podem causar elevação da camada de cobertura, ruptura da camada, ou até instabilidade geotécnica do aterro. Em aterros energéticos, ou seja, onde se deseja fazer a aproveitamento do biogás, ou a obtenção de créditos de carbono, para maximizar o aproveitamento do biogás gerado, a camada composta de cobertura também deve ser a preferida pelo projetista. Em qualquer aterro, a camada mínima de cobertura deverá ter 50 cm de argila compactada e uma cobertura de solo vegetal de 20 cm. Lange et al. (2006) apresentam a avaliação da utilização de materiais alternativos para cobertura de aterro sanitário. Entre os materiais avaliados citem-se os lodos de ETA e de ETE, a areia de fundição e os entulhos da construção civil. Na figura 3.10 apresenta-se um esquema de impermeabilização inferior e superior de aterro sanitário com a utilização intensiva de geossintéticos.

Cob

ertu

ra

Resíduo Sólido

Argila cobertura

Solo cobertura

PEAD (PEADc) mm

Geotextil Cobertura Gramatura (Gc)

Ac

Sc

DcDreno areia - Gas



46

Figura 3.10 – Sistema de impermeabilização inferior e superior com uso intensivo de

geossintéticos (Fonte: Daniel e Koerner, 1995) 3.7.3. Sistema de drenagem de lixiviados Geração do lixiviado Existe na literatura de língua portuguesa uma grande divergência acerca de qual nomenclatura é adequada para expressar e denominar o líquido que emana dos aterros sanitários. O termo na língua inglesa leachate é apresentado como sinônimo de lixiviate, assim como o verbo leach é traduzido como lixiviar. No dicionário de termos técnicos de Saneamento Ambiental – CETESB (1985), leachate é traduzido como chorume de resíduos sólidos, leaching como lixiviação e remoção de material solúvel pela passagem de água. Na comunidade científica tem-se empregado vários termos para tradução de leachate: chorume, lixiviado, percolado, líquidos lixiviados e líquidos percolados. Luz (1983) apud Lima (1995) define chorume como o líquido proveniente de três fontes principais: umidade natural dos resíduos sólidos; água de constituição dos vários materiais, que sobra durante a decomposição; e líquido proveniente da dissolução de materiais orgânicos pelas enzimas expelidas pelas bactérias. No entanto, os líquidos que chegam ao fundo do aterro provêm fundamentalmente de águas que infiltram nos locais de disposição, tanto águas da chuva como outras infiltrações. Em função disso, segundo Gomes (1995), muitos pesquisadores preferem os termos percolado ou líquidos percolados, elegendo o termo chorume apenas para denominar o resultado da atividade hidrolítica microbiana na degradação dos resíduos. Wu et al. (1988) descrevem o lixiviado como o produto derivado da hidrólise dos compostos orgânicos e da umidade do sistema, com características que variam em função do tipo de resíduos sólidos, da idade do aterro, das condições meteorológicas, geológicas e hidrológicas do sítio de disposição. Em geral, o lixiviado possui elevada carga orgânica, fontes de nitrogênio, como a amônia, metais pesados e grupos microbianos. Neste Manual, optou-se pelo termo lixiviado, uma vez que, na prática, seria impossível distinguir as diferentes fontes de água dentro dos aterros sanitários. Além disso, o termo caracteriza melhor os processos físicos e químicos ligados ao fenômeno de geração deste



47líquido, como a infiltração e percolação das águas pluviais e o arraste, ou lixiviação, dos compostos solúveis do interior da massa de resíduos. Entre os vários fatores que influenciam o volume de lixiviado gerado, destacamos os seguintes:

clima local (regime de precipitações pluviométricas, temperatura, velocidade e direção dos ventos, umidade relativa do ar);

tipo de cobertura dos resíduos (material, espessura, periodicidade); umidade dos resíduos no momento do aterramento; grau de compactação dos resíduos; capacidade dos resíduos em reter umidade; infiltrações subterrâneas (no caso de não haver impermeabilização inferior).

Para estimar a vazão de lixiviado gerado, os métodos mais utilizados são os embasados no balanço hidrológico, existindo para tanto grande número de equações baseadas em múltiplos modelos analíticos para quantificar os processos hidrológicos envolvidos. Um exemplo de equação para balanço hídrico em aterros sanitários é apresentada abaixo (Lu et al. (1985) apud Sharma e Lewis (1994)):

RSGWDIRSRP SSERWWWWWL ∆−∆−−−++++= (3.6)

onde: L = geração de lixiviado;

WP = entrada devido à precipitação; WSR = entrada de água pluvial de fora do aterro; WIR = entrada de irrigação ou recirculação; WD = contribuição de água devido à decomposição dos resíduos; WGW = infiltração pela base; R = escoamento superficial; E = evapotranspiração; ∆SS = variação da umidade armazenada no solo de cobertura; ∆SR = variação da umidade armazenada nos resíduos sólidos.

A equação 3.6 é uma das mais completas encontradas na literatura. Alguns dos parâmetros desta equação podem ser desprezíveis, como WD; ou até mesmo iguais a zero, como WGW, nos modernos aterros com impermeabilização inferior. O Corpo de Engenheiros do Exército dos Estados Unidos desenvolveu um modelo computacional com base no balanço hídrico chamado de Modelo Hidrológico de Avaliação da Performance de Aterros (HELP), que teve sua Versão 3 lançada em 1994, e é o modelo mais utilizado atualmente (Peyton e Schroeder, 1993; Sharma e Lewis, 1994; Fleenor e King, 1995). Em aterros menores e mais simples ou na falta de dados para aplicação dos modelos de balanço hídrico, metodologias simplificadas podem ser empregadas. Um delas é o Método Suíço, descrito por Rocca et al. (1979), que estima a vazão de lixiviado de acordo com a seguinte expressão:

KAPt

Q •••=1 (3.7)

onde: Q = vazão média de lixiviado (L/s);

P = precipitação média anual (mm); A = área do aterro (m2); t = número de segundos em um ano (s);



48K = coeficiente que depende do grau de compactação dos resíduos, com valores

recomendados a partir da observação experimental (ver tabela 3.6).

Peso específico dos resíduos no aterro K (adimensional) 0,4 a 0,7 t/m3 (pouco compactados) 0,25 a 0,5

> 0,7 t/m3 (bem compactados) 0,15 a 0,25

Tabela 3.6 – Fator K para aterros sanitários (Fonte: Rocca et al., 1993) A utilização do Método Suíço para estimativa da vazão de lixiviados de um aterro resulta em valores bastante confiáveis. Na verdade, a confiabilidade do resultado alcançado é função, basicamente, da experiência do projetista na adoção ou definição do coeficiente K. Embora na tabela 3.6 acima este coeficiente seja apresentado apenas em função do nível de compactação dos resíduos no aterro, o tipo, espessura e integridade da camada de cobertura final tem grande contribuição na definição deste coeficiente. Dimensionamento dos drenos de lixiviado O sistema de drenagem tem por objetivo coletar e remover o mais rapidamente possível os lixiviados gerados do interior do aterro sanitário. A segunda a norma brasileira, um sistema de drenagem de coleta e remoção de lixiviados deve ser:

instalado imediatamente acima da impermeabilização; dimensionado de forma a evitar a formação de uma lâmina de líquido lixiviado

superior a 30 cm sobre a impermeabilização; construído de material quimicamente resistente ao resíduo e ao líquido lixiviado, e

suficientemente resistente a pressões originárias da estrutura total do aterro e dos equipamentos utilizados na operação;

projetado e operado de forma a não sofrer obstruções durante o período de vida útil e pós-fechamento do aterro.

Os drenos de lixiviados podem ser construídos na forma de colchão drenante, isto é, cobrindo tudo o fundo do aterro, ou na forma de linhas de drenos. Na figura 3.11.a mostra-se um detalhe de implantação de um dreno tipo colchão drenante em segundo plano e um sistema de drenos em linhas em primeiro plano. Na figura 3.11.b vê-se o detalhe do colchão drenante de brita (notar a espera para colocação dos drenos de gases).

Figura 3.11 – Sistema de drenagem de lixiviados (a) tipo colchão drenante e (b) tipo drenos

em linha (Aterro Metropolitano Santa Tecla, Gravataí, RS)

(b)

Linhas de drenos de brita

Colchão drenante

Colchão drenante de brita

Espera dreno de gás

(a)



49A rede de drenagem de lixiviados pode ter várias configurações em planta, sendo que a opção a ser adotada no projeto depende fundamentalmente da topografia do local e da geometria do projeto do aterro. Na figura 3.12 mostra-se algumas possíveis configurações. Além de cobrir o fundo do aterro, os drenos devem também abranger parte dos taludes.

Figura 3.12 – Planta baixa de vários sistemas de remoção de lixiviados

Em todos os sistemas mostrados na figura 3.12 o lixiviado flui por gravidade para as áreas de acúmulo ou pontos de saída (identificados com um círculo branco na figura acima), onde algum sistema de remoção é instalado. Algumas dessas opções de saída são:

poço de visita que sobe através dos resíduos (e da cobertura final) para a remoção por bombeamento do lixiviado;

tubulação colocada sobre o talude impermeabilizado chegando até o local de acúmulo;

tubulação inclinada que passa através do talude e faz a descarga em ponto fora da célula do aterro (normalmente feito por gravidade sem necessidade de bombas).

Sempre que possível, deve-se optar por fazer a descarga ou retirada do lixiviado do interior do aterro sem a utilização de bombas, uma vez que o uso desse tipo de equipamento sempre corresponde a uma fragilidade do sistema e leva a possibilidade de falhas. Quando a impermeabilização inferior for feita com geomembrana, cuidados especiais devem ser tomadas na passagem da tubulação de saída de lixiviados por esta camada. Na figura 3.13 pode-se ver um sistema de passagem adotado nestes casos.

Legenda: caixa de junção de drenos ou saída ou de bombeamento

2 a 3:1 2 a 3:1

2 a 3:1 2 a 3:1

2 % 2 % 2 %

2 %

2 %

2 %

2 %

2 %

2 %

2 %

2 %



50

Figura 3.13 – Detalhe de passagem de tubo com geomembrana (Fonte: Vidal, 2004)

O dimensionamento do dreno, quando for utilizada tubulação perfurada (ver figura 3.14.a), pode ser feito través da equação 3.5 (mesma metodologia apresentada para drenagem das águas pluviais). Quando for utilizado este tipo de drenagem recomenda-se a utilização de tubos de PEAD que tem grande resistência química. Os tubos de concreto perfurados são atacados pelo H2S gerado na decomposição anaeróbia dos resíduos, e podem se desintegrar completamente. Na Brasil, se utiliza muito os chamados drenos cegos (ver figuras 3.14.b e 3.14.c), ou seja, drenos com seção sem tubo circular, somente com brita como meio drenante. Nestes casos, a Lei de Darcy pode ser utilizada, adotando-se o gradiente hidráulico como sendo igual a declividade do dreno.

AiKQ ⋅⋅= (3.8) onde Q = a vazão de projeto para a seção do dreno de lixiviado considerada (m3/s);

K = coeficiente de permeabilidade do meio drenante (brita), conforme Tab. 3.7 (m/s); i = declividade do dreno no trecho considerado (m/m); A = área de contribuição do aterro para o dreno considerado (m2).

Da equação 3.8 isola-se A e calcula a área da seção transversal do dreno:

iKQA⋅

= (3.9)

Com seção transversal do dreno calculada conforme a equação 3.9, defini-se a forma da seção (normalmente retangular ou trapezoidal) e calculam-se suas dimensões (ver alguns cortes típicos de seções de drenos de lixiviados na figura 3.14). Em drenos escavados em argila (na base) ou na camada de resíduos (em drenos intermediários), a largura mínima normalmente é de 40 cm (corresponde a largura das conchas de escavação de retro-escavadeiras e é a largura mínima para a descida de um operário na vala). Para permitir melhores condições de escoamento do lixiviado as declividades dos drenos devem ficar acima de 1 ou 2 % (1 < i < 2 %, ou seja, 0,01 < i < 0,02 m/m).



51 O material de preenchimento do dreno preferencialmente deve ser feito com brita de rocha magmática (granito ou basalto) por sua maior resistência, e com a utilização de britas 3, 4 ou 5. A porosidade desta britas varia de 40 a 50 %.

Material ou meio drenante Permeabilidade K (m/s) Brita no 5 (até 75 – 150 mm) 1,0 Brita no 4 (até 50 – 75 mm) 0,8 Brita no 3 (até 38 – 50 mm) 0,45 Brita no 2 (até 25 – 38 mm) 0,25 Brita no 1 (até 19 – 25 mm) 0,15

Brita no 0 e Pedrisco (até 9,5 – 19 mm) 0,05 Areia grossa (até 4,8 – 6,3 mm) 0,01 a 10-3

Tabela 3.7 – Coeficiente de permeabilidade K para alguns meios drenantes (Fonte: Rhodia, 1991)

O regime do escoamento em drenos de brita verifica-se, em geral, na faixa de transição entre o regime laminar, onde vale a Lei de Darcy, e o regime turbulento (Rocca et al,. 1993). Nesta faixa, o número de Reynolds situa-se entre 1 e 3.000 (1 < Re < 3.000), devendo-se utilizar o modelo de Wilkins, segunda a equação abaixo:

54,05,045,52 iRpV h ⋅⋅⋅= (3.10) sendo que Rh é igual a:

)1(6 pDp

R sh −⋅

⋅= (3.11)

onde V = velocidade média de percolação (cm/s);

i = declividade do dreno (m/m); Rh = raio hidráulico do meio poroso considerado (cm); p = porosidade da brita (0,4 < p < 0,5); Ds = diâmetro equivalente (cm).

A equação 3.10 pode ser escrita, também, da seguinte forma:

54,0iCV v ⋅= (3.12) onde 5,045,52 hv RpC ⋅⋅= , cujos os valores estão mostrados na tabela 3.8.

Rh (cm) Cv (cm/s) p (porosidade) p (porosidade) Brita no

Diâmetro nominal

(cm)

Diâmetro equivalente

(cm) 0,4 0,45 0,5 0,4 0,45 0,5 2 2,0 1,52 0,17 0,21 0,25 8,63 10,75 13,21 3 2,5 1,91 0,21 0,26 0,32 9,65 12.02 14,77 4 5,0 3,80 0,42 0,52 0,63 13,62 16,98 20,86 5 7,5 5,46 0,61 0,74 0,91 16,33 20,35 25,00

Tabela 3.8 – Valores de Cv para rochas britadas (Fonte: Rocca et al., 1993)



52 Após o cálculo da velocidade V, é conveniente verificar se o número de Reynolds ficou dentro da faixa de validade de equação de Wilkins (1 < Re < 3.000), sendo que:

)1(6 pDV

R se −⋅⋅

⋅=

δ (3.13)

onde δ = coeficiente de viscosidade cinemática considerado igual a 1,01 x 10-2 cm2/s. Além disso, é necessário verificar se a velocidade de escoamento no dreno de brita ficou abaixo da velocidade máxima para canais com pedregulhos ou cascalho grosso, que é de 1,6 m/s (Tabela 3.4). Como segurança para compensar possíveis reduções na seção transversal do dreno devido a problemas de colmatação física ou biológica, ou até mesmo de deslocamentos ou recalques diferenciais, a seção deve majorada por um coeficiente de segurança no mínimo igual a 2.

Figura 3.14 – Detalhes de seções transversais de drenos de lixiviados no interior do dreno

O espaçamento entre drenos, quando utilizado um dos esquemas de drenagem da figura 3.12 é calculado para que a altura da lâmina líquida de lixiviados sobre a base do aterro não ultrapasse a altura máxima (hmax) desejada, por exemplo, os 30 cm estabelecidos pela NBR 13896/97. Neste caso, de acordo com Daniel (1993) a seguinte equação pode ser utilizada para espaçamento de drenos como os da figura 3.15:

+⋅−+

⋅

⋅=

ccc

c

hL

φφφ 22

max

tantan1tan2

(3.14)

onde L = espaçamento entre drenos de lixiviados (m);

hmax = altura máxima da lâmina de lixiviado entre drenos adjacentes (m); ø = ângulo de declividade entre os drenos (graus); c = q/k (adimensional); q = intensidade de infiltração/percolação (ou vazão específica) (m3/m2.s); k = condutividade hidráulica (permeabilidade) dos RSU compactados (m/s).

A permeabilidade dos resíduos compactados no aterro apresenta grande variabilidade, sendo função do tipo de resíduos dispostos; do grau de compactação inicial do aterro; da altura do aterro (influi no grau de compactação na base); e do grau de estabilização ou idade do aterro. No entanto, valores entre 10-3 e 10-4 cm/s são os mais comuns em aterros no Brasil (Barros, 2004) e podem ser adotados para projeto.

(b) (c) (a)

Brita

Tubo perfurado

Brita

Dreno cego trapezoidal Dreno cego retangularDreno com tubo perfurado



53

Figura 3.15 – Ilustração da lâmina de lixiviados que ocorre entre drenos:

(a) declividade uniforme entre os drenos; (b) crista (“divisor de águas”) entre os drenos (Adaptado de Daniel, 1993)

3.7.4. Sistema de drenagem de gases Composição do biogás Um aterro sanitário pode ser entendido como um reator bioquímico, sendo os resíduos sólidos é a água as maiores entradas, e tendo como principais saídas o gás de aterro (ou biogás) e o líquido lixiviado. O material armazenado no aterro inclui matéria orgânica parcialmente biodegradada e os outros materiais inorgânicos inicialmente colocados no aterro sanitário. A geração de metano (o denominado “gás dos pântanos”) resultante da decomposição anaeróbia da matéria orgânica é um fenômeno presente na natureza ao longo dos tempos. O biogás foi utilizado para aquecer água de banho na Assíria no século X a.C. e na Pérsia durante o século XVI (www.biogasworks.com). Com o avanço da pesquisa científica, no

Percolação do lixiviado (q)

Geomembrana impermeabilização inferior

hmax

Dreno

(a)

hmax

▼

▼

L = espaçamento entre drenos

Percolação do lixiviado (q)

Dreno Geomembrana

impermeabilização inferior

Argila

(b)

Φ

ArgilaΦ

L = espaçamento entre drenos

RSU

RSU



54século XVII, Jan Baptista Van Helmont associou a geração de um gás inflamável com o decaimento da matéria orgânica. Também Alessandro Volta, em 1776, mostrou que havia uma relação entre a quantidade de decaimento da matéria orgânica e a quantidade de gás inflamável produzido. Em 1808, “Sir” Humphry Davy demonstrou a produção de metano a partir da digestão anaeróbia de esterco bovino (Lusk, 1997 apud Verma, 2002). O biogás de aterro é composto por alguns gases que estão presentes em grandes concentrações (os gases principais) e outros gases presentes em concentrações muito baixas (os gases traços). Os gases principais são gerados pela decomposição da fração orgânica dos resíduos urbanos. Alguns dos gases traços, também presentes em pequenas concentrações, podem ser tóxicos e podem causar risco à saúde humana. Os constituintes típicos do biogás de aterro sanitário são mostrados na tabela 3.9.

Componente Porcentagem (base volume seco) Metano (CH4) 45 – 60

Dióxido de carbono (CO2) 40 – 60 Nitrogênio (N2) 2 – 5 Oxigênio (O2) 0,1 – 1,0

Gases de enxofre, mercaptanas, etc. 0 – 1,0 Amônia (NH3) 0,1 – 1,0

Hidrogênio (H2) 0 – 0,2 Monóxido de carbono (CO) 0 – 0,2

Constituintes traços 0,01 – 0,6

Tabela 3.9 – Constituintes típicos de biogás de aterro sanitário (Fonte: Tchobanoglous et al., 1993)

As variações observadas na concentração dos gases de aterro sanitário são atribuídas às diferenças de composição dos resíduos e ao estágio dos processos de decomposição destes. Castilhos Jr. et al. (2003) citam que em um estudo que analisou gases de dez aterros sanitários foi detectada a presença de organoclorados em concentrações próximas de 250 mg/m3 em sete dos aterros. No mesmo estudo o composto mais tóxico encontrado no biogás foi o cloroeteno. O metano, principal componente do biogás, é um hidrocarboneto alifático (alcano) constituído por um átomo de carbono e quatro átomos de hidrogênio, cuja molécula e simétrica e apolar, portanto insolúvel em água. O gás metano é incolor, inodoro e insípido; e não é tóxico. Na tabela 3.10 são apresentadas as principais propriedades físicas do gás metano.

Propriedade Valor Unidade Massa molar 16 g

Densidade específica 0,554 kcal/mol Peso de gás seco 645 g/m3

Peso do gás liquefeito 350 g/L Inflamabilidade no ar 5 a 15 % em volume

Poder calorífico 8.900 a 9.700 kcal/m3 Temperatura de ignição espontânea 573 oC

Solubilidade em água a 20 oC 3,38 % em volume de gás Ponto de ebulição -116,7 oC

Tabela 3.10 – Principais propriedades físicas do gás metano (Fonte: Castilhos Jr. et al., 2003)



55 Geração de biogás O biogás é produzido a partir da bioestabilização da matéria orgânica. Poucos dias depois da cobertura das camadas de resíduos, o oxigênio desaparece da célula de resíduos e as condições anaeróbias se instalam. É aí que começam as transformações biológicas, já descritas no subitem 3.5 deste Manual, e que refletem tanto na evolução quantitativa e qualitativa do biogás quanto do lixiviado. A geração de biogás em aterros sanitários é afetada por diversas variáveis, entre quais se pode citar:

natureza dos resíduos; umidade presente nos resíduos e no interior do aterro; tamanho das partículas dos resíduos; potencial hidrogeniônico (pH); temperatura; nutrientes; capacidade tampão; taxa de oxigenação (entrada de ar no aterro).

Durante a primeira fase de vida do aterro, o meio torna-se ácido, e por um curto período de tempo o gás produzido é constituído principalmente por hidrogênio. Em seguida, depois de um período de latência, cuja duração depende fortemente das condições locais (umidade, temperatura, compactação, entre outras), e onde a produção de gás é mínima e este é constituído quase inteiramente por gás carbônico, uma flora metanogênica estável se instala. A partir daí, a exalação de biogás torna-se regular e sua composição se estabiliza em torno dos valores típicos (aproximadamente 45% de CO2 e 55% de CH4). Este período pode durar vários anos, diminuindo depois progressivamente, na medida que a matéria orgânica for sendo estabilizada (ver figura 3.16). Todavia, a relação entre metano e gás carbônico permanecerá constante por muito tempo ainda.

Figura 3.16 – Alteração na composição do biogás de aterro sanitário nas

diferentes fases da digestão anaeróbia (Fonte: HMSO, 1995)



56 A produção máxima de metano pela digestão anaeróbia pode ser prevista estequiometricamente a partir da seguinte equação (Tchobanoglous et al., 1993): CaHbOcNd + (a-b/4-c/2+3d/4)H2O → (a/2+b/8-c/4-3d/8)CH4 + (a/2-b/8+c/4+3d/8)CO2 + dNH3 (3.15) Na equação (3.15) CaHbOcNd representa a composição elementar do substrato degradável anaerobiamente. C68H111O50N pode ser usado para descrever a fração facilmente biodegradável dos resíduos sólidos urbanos; e para a fração difícil ou lentamente biodegradável, pode-se usar C20H29O9N. A taxa de geração de biogás em um sistema anaeróbio conforme modelo de Simpson (1960) apud Lima (1995) é dada por:

)( YGKdtdy

−⋅= (3.16)

onde: dy/dt = taxa de produção de biogás (Nm3/d);

Y = total de biogás produzido no tempo t (Nm3); G = total global de gás gerado no processo (Nm3); K = constante (0,3/d).

Segundo Castilhos Jr. et al. (2003) modelos matemáticos foram desenvolvidos para descrever a geração de biogás em aterros sanitários. Esses modelos são formulados essencialmente sobre técnicas de ajuste de curvas teóricas sobre resultados experimentais. Um desses modelos descreve a geração acumulada de biogás por unidade de massa segundo uma cinética de primeira ordem, como abaixo (resultante da integração da equação 3.16):

)1( tkct eGG ⋅−−⋅= (3.17)

onde: Gt = geração total de gás no tempo t;

Gc = a geração máxima de gás; t = tempo (anos) k = constante de degradação.

Para fins de projeto pode-se adotar modelos matemáticos para prever a geração do biogás (como os de Findikakis e Leckie, 1984; e de Lu e Kunz, 1981 apud Castilhos Jr. et al., 2003), fazer a previsão com base no modelo estequiométrico (conforme descrito em Tchobanoglous et al. 1993) ou fazer uso de valores empíricos com base na experiência de outros aterros. Em aterros pequenos e médios, e principalmente quando não se objetiva a recuperação energética do biogás, esses últimos são os mais utilizados para previsão da geração de biogás. Conforme Lima (1995) estima-se uma geração de 370 a 400 Nm3 de biogás por tonelada de matéria seca digerida dos resíduos sólidos. Estes valores têm sido freqüentemente utilizados em projetos de aterros brasileiros. Importante notar, no entanto, que esta geração de gás não se dá instantaneamente nem de forma uniforme ao longo do tempo. Em condições normais a taxa de decomposição, medida pela geração de gás, atinge um pico nos primeiros dois anos e diminui gradativamente, continuando em muitos casos em períodos superiores a 25 anos. Como é mostrado na figura 3.17 as taxas de decomposição para os materiais facilmente e os moderada e lentamente biodegradáveis estão baseadas em um modelo triangular de



57geração de gás, cujos picos de geração de gás ocorrem em um e cinco anos, respectivamente, após o início da geração de gás. Assume-se que a geração de biogás (metano + dióxido de carbono) inicia ao final do primeiro ano de aterramento. A área sob o triângulo é igual a metade da base multiplicado pela altura, portanto, a geração total de gás dos resíduos dispostos no primeiro ano de operação é igual a: Total de gás gerado, m3/kg = ½ (base, anos) x (altura h, pico da geração de gás, m3/kg · ano) (3.18)

Figura 3.17 – Modelo teórico de geração de gás com o tempo para a fração

facilmente biodegradável (Fonte: Adaptado de Tchobanoglous, 1993) Para a fração moderadamente biodegradável o modelo triangular da figura 3.17 tem seu pico em 5 anos e a geração tem uma duração de 15 anos. Usando o modelo de geração triangular, a geração total de gás de um aterro no qual os resíduos foram depositados por um período de 5 anos é obtida pela soma das gerações das frações facilmente e moderadamente degradáveis dos RSU depositados a cada ano (ver figura 3.18).

Figura 3.18 – Representação gráfica da geração de biogás das frações fácil e moderadamente biodegradáveis colocado em um aterro sanitário ao longo do

período de cinco anos (Fonte: Adaptado de Tchobanoglous, 1993)

0 2 3 4 51 Tempo (anos)

Taxa

de

gera

ção

de b

iogá

s (m

3 /ano

)

h

½ h

¾ h

¼ h

Total

Gás gerado da fração rapidamente degradável de material depositado no ano 5

Ano

Gás gerado da fração lentamente degradável de material depositado no ano 5

Gás

ger

ado

(m3 /a

no)



58Dimensionamento dos drenos de biogás Podem ser utilizados tanto drenos verticais quanto horizontais para a retirada do gás dos aterros. Os drenos verticais de gás são os mais utilizados, sendo que neste caso sempre são interligados com os drenos horizontais de lixiviados. Na verdade o sistema funciona como sendo um sistema misto. Os drenos horizontais que drenam os lixiviados também conduzem, na sua parte superior, os gases. Quando os drenos de lixiviados interceptam os drenos de gás, o biogás sobe por estes últimos. Da mesma forma, quando os drenos intermediários de lixiviados das camadas mais superiores do aterro interceptam os drenos verticais de gás, o lixiviado desce por estes drenos até chegar ao fundo do aterro e ser conduzido para fora pelo sistema de drenos de fundo. Para dimensionar o dreno vertical pode-se utilizar equações de fluxo de fluídos (neste caso um gás) em meios porosos (brita) ou mesmo em tubulações. Mas pelas vazões relativamente baixas nos drenos verticais; e como é desejável manter-se pequenas pressões e baixas velocidades no interior dos drenos, de modo a permitir que o lixiviado que chega aos drenos verticais desce ao fundo do aterro em vez de ser arrastado até a superfície pela velocidade ascendente excessiva do biogás; normalmente adota-se um dimensionamento empírico do sistema vertical de drenos. Neste caso, adotam-se grandes diâmetros que resultam numa velocidade ascensional mais baixa. Os diâmetros adotados em projeto variam de 50 a 100 cm, sendo preenchidos com rocha brita 3, 4 ou 5. Aterros maiores e de maior altura podem possuir drenos verticais de até 150 cm de diâmetro. No interior dos drenos verticais pode-se colocar tubulação perfurada de PVC ou de polietileno com diâmetros variando entre 100 e 150 mm. Ver detalhe de execução de dreno na figura 3.18 (no caso desta figura, o queimador apresenta grande diâmetro).

Dreno Vertical e Queimador de BiogásDetalhes de execução

Queimador de biogásTubo ferro Ø 50cm

Tubo em concreto Ø 30cmLigação entre o dreno vertical e o queimador de biogás

Dreno vertical de biogás (rachão)Ø 60cm no último patamar

GeomembranaPEAD 1mm

Cobertura finalsolo orgânico egrama de campo

Cobertura primária com solo local

RSU

2m

0,5m

1m

0,5m

0,3m

Figura 3.18 – Detalhe de dreno vertical de gás (Cortesia de Eng. Marcelo Hoffmann)

Outra concepção de queimadores de biogás, queimadores com diâmetros menores, também é muito utilizada nos aterros brasileiros. Na figura 3.19 apresenta-se este tipo de queimador ou flare. No projeto, a distribuição em planta dos drenos verticais de gases é feita considerando um raio de influência, ou de captação de biogás, de cada dreno variando entre 15 a 30 m. Sugere-se que quanto maior for a altura menor seja o raio de influência de projeto de cada



59dreno. Uma vez definido raio de influência de cada dreno, o projetista faz a distribuição dos drenos verticais em planta de modo a haver sobreposição dos raios de influência (ver figura 3.20). Cabe lembrar, novamente, que os drenos verticais devem ficar conectados com os drenos de lixiviados colocados na base do aterro. Assim, pode haver a necessidade de ajustes da posição em planta dos drenos de modo a sempre garantir esta interconexão.

Figura 3.19 – Detalhe de queimador de gás ou flare

Figura 3.20 – Distribuição triangular eqüidistante para drenos verticais de gás

(Fonte: Adaptado de Tchobanoglous et al., 1993) 3.7.5. Plano de disposição de resíduos Uma vez definido o layout geral do aterro sanitário será necessário escolher o método de disposição a ser utilizado e o layout e dimensões das células individuais de resíduos. O método específico escolhido para disposição dos resíduos e preenchimento do aterro depende das características do local, como a disponibilidade de material de cobertura, a topografia, e a hidrologia e geologia locais. Deverá ser elaborado um plano detalhado da seqüência de preenchimento das células do aterro sanitário. A seqüência de preenchimento ou disposição dos resíduos deve ser estabelecida de modo que a operação do aterro não seja interrompida em condições climáticas severas, como períodos de fortes chuvas. Na figura 3.21 apresenta-se um exemplo típico de preenchimento das células de um aterro em área com múltiplas camadas.

Raio de influência

Perímetro do aterro

30o

Dreno vertical de gás

x = 2r cos 30o

r



60

Figura 3.21 – Plano típico de disposição de resíduos em células de aterro

(Fonte: Adaptado de Tchobanoglous et al., 1993) Na definição do plano de disposição de resíduos ou de avanço do aterro, devem ser considerados os seguintes aspectos importantes:

sincronizar o avanço das células (tanto horizontal quanto verticalmente) com o cronograma de implantação do aterro (etapas de implantação). Isto implica em implantação escalonada e necessidade de recursos financeiros mais distribuída ao longo da vida útil do aterro;

permitir a fácil drenagem das águas pluviais à montante da frente de serviço; deixar a frente de serviço “de costas” para a entrada do aterro, das instalações de

apoio, e de estradas (isto implica em menores impactos visuais, uma vez que a frente de disposição diária de resíduos não estará visível àqueles que estão fora do aterro;

sempre que for possível, partes do aterro devem ser aterradas até a sua cota final (ver figura 3.22), com colocação da cobertura final, implicando numa menor geração de líquidos lixiviados;

tentar manter a frente de serviço “de costas” para a direção dos ventos preferenciais, diminuindo o espalhamento de materiais leves pelo vento.

Camada 1

Camada 2

1

3

4 6 5

2

A A

Em planta

Etapa 5Etapa 4

Etapa 2Seção A – A

Etapa 6



61

Figura 3.22 – Etapas de implantação de um aterro sanitário

(Fonte: D’Almeida e Vilhena, 2000) Na figura 3.23 mostra-se etapas de implantação e de avanço da disposição de resíduos sólidos no Aterro Estrema, em Porto Alegre.

Figura 3.22 – Detalhe de implantação e disposição de resíduos em aterro

(Aterro Sanitário da Extrema, Porto Alegre) No caso de aterro para município de pequeno porte, o método de aterro mais adotado é aterro em valas ou trincheiras, o plano de implantação das valas e disposição dos resíduos deve ser feito de modo a que cada vala tenha uma vida útil entre 2 e 4 meses (Gomes e Martins, 2003).

Frente de serviço

Implantação drenos de lixiviados

Área sendo preparada para implantação do próximo

patamar/célula



62 3.7.6. Análise de estabilidade Tanto a estabilidade dos maciços de terra (no caso de escavações) como da massa de resíduos aterrados deve ser avaliada. No caso dos maciços de terra, deverão ser utilizados os métodos da mecânica dos solos, mas no caso dos resíduos sólidos, estes métodos devem ser utilizados com algumas restrições. A estabilidade de um aterro sanitário é influenciada por alguns fatores, que interagem entre si, sendo os mais importantes:

propriedades geotécnicas dos resíduos in situ, (dependendo da composição inicial, dos métodos de disposição e compactação, das condições físico-químicas da estabilização dos resíduos, período de utilização do aterro);

propriedades geotécnicas das camadas de cobertura intermediária e final; inclinação e altura do talude; presença de gás no aterro; presença de água infiltrando no aterro e o regime de escoamento sob pressão em

meios porosos. Quando conceitos teóricos e procedimentos experimentais da mecânica dos solos clássica são estendidos aos resíduos, as seguintes diferenças são importantes:

componentes minerais do solo natural têm sido submetidos ao processo de intemperização por longos períodos, de milhões de anos, indicando que estas modificações ocorrem lentamente em tempo geológico;

em contraste, muitos materiais que compõem os resíduos sólidos urbanos, são química e biologicamente ativos e, podem mudar a sua natureza e propriedades em curto espaço de tempo (da ordem de décadas ou menos).

Outros fatores devem ainda ser considerados, como a heterogeneidade, natureza e dimensões dos vários componentes dos resíduos sólidos urbanos. Em aterros de grande altura ou com risco elevado de causar graves danos ambientais ou humanos em caso de instabilidade ou ruptura, recomenda-se a utilização de métodos geotécnicos como os métodos de Bishop ou de Janju (métodos referenciados na bibliografia geotécnica específica), utilizando os parâmetros listados na tabela 3.10 ou outros baseados em bibliografia específica, e fazendo uso de programas computacionais. Esses métodos, em síntese, consistem na determinação do fator de segurança (FS) de um dado círculo de ruptura hipotético passando pelo maciço compactado (solo e/ou RSU) e sua fundação (ver figura 3.23). Os FSs são determinados através da relação entre os momentos causados pelas forças resistentes (momento estabilizante ou resistente) e os momentos causados pelas forças atuantes (momento atuante ou de ruptura) em lamelas (fatias) do talude e da fundação. Os momentos são calculados em relação a um círculo com centro conhecido. De acordo com Benvenuto et al. (1994), os parâmetros mecânicos dos resíduos sólidos, como compressibilidade, resistência ao cisalhamento e permeabilidade, podem variar em cada célula em função da variação nas proporções de lixiviado, gases e matéria sólida, o que dificulta a formulação de modelos de análise do seu comportamento. Os parâmetros de resistência ao cisalhamento são mostrados na tabela 3.11; e as densidades dos resíduos em aterro são as seguintes:

de 0,15 a 0,3 t/m3 – resíduos sem compactação;



63 de 0,35 a 0,55 t/m3 – resíduos com compactação leve; de 0,7 a 1,0 t/m3 – resíduos com compactação forte; de 1,0 a 1,3 t/m3 – resíduos com compactação muito forte.

Tipo material na superfície de ruptura

Coesão c' (kpa ou kN/m2)

Ângulo de atrito interno ϕ' (°)

RSU recente 30 – 50 38 – 40 RSU decomposto 5 – 30 17 – 27

Geomembrana PEAD / RSU 0 17 Geomembrana PEAD / Argila 8 26

Geomembrana PEAD / Geotêxtil 0 14

Parâmetros mais utilizados para RSU 10 – 14 20 – 22

Tabela 3.11 – Parâmetros de resistência ao cisalhamento (Fonte: Adaptado de Benvenuto et al., 2003; Kaimoto e Cepollina, 1996; Daniel, 1993)

Figura 3.23 – Linhas de ruptura em aterro acima da superfície: (a) linha de ruptura circular na massa de resíduos; (b) linha ruptura mista: circular na massa de resíduos e ao longo da

geomembrana na base; (c) linha ruptura abaixa na base do aterro sobre solos moles (Fonte: Daniel, 1993)

Benvenuto et al. (1994) apontam algumas conclusões sobre estabilidade de aterros sanitários, conforme a seguir:

os estudos de estabilidade de taludes em aterros sanitários configuram situações complexas, sendo que, estes não poderão ser analisados como taludes homogêneos;

Resíduos

Resíduos

Resíduos

Geomembrana

Solos moles

(a)

(b)

(c)



64 a adoção de parâmetros bibliográficos de resistência deve ser feita com muito

critério e, considerando-se como foram obtidos; apesar de indicações de que as rupturas superficiais sejam mais prováveis de

ocorrer, do que rupturas profundas, não se pode considerar que estas sejam conclusivas, de forma que este assunto deve ser mais estudado;

devido ao material em decomposição contido nos aterros sanitários é fundamental que seja feita uma previsão dos parâmetros de resistência em função do tempo e se reavalie as condições de estabilidade. Dados apresentados sugerem uma redução de resistência com o tempo;

a implantação de sistemas de drenagem de líquidos e de queima de gases são indispensáveis ao bom desempenho geotécnico dos aterros.

Estas conclusões demonstram a complexidade que envolve a questão e, seria importante incorporar mais algumas considerações para aumentar na estabilidade geotécnica do aterro sanitário:

a altura dos aterros, ou seja, o número de camadas de resíduos, deverá ser limitado no projeto, de forma a colaborar com a segurança dos mesmos;

o controle de compactação dos resíduos é de fundamental importância para a estabilidade do aterro;

a drenagem dos líquidos e gases deve ser operada e mantida constantemente e, no caso de gases considerar a exaustão forçada;

a cobertura final com espessura de 0,60 m, com compactação que permita o selamento da célula, deve ser considerada como um elemento de contenção da massa de resíduos aterrada e de proteção à infiltração de águas pluviais, que podem comprometer a estabilidade da estrutura;

implantar um sistema de drenagem de águas pluviais que permita o rápido escoamento das águas de chuvas, evitando a infiltração e erosão dos taludes.

Conforme mostrado na tabela 3.11 e na figura 3.23.b a interface de geomembranas sintéticas com argila ou com os resíduos tem baixa resistência ao cisalhamente e se torna um plano potencial para passagem de linha de ruptura. Por isso, cuidados especiais devem ser tomadas no projeto de aterros com este tipo de impermeabilização, nunca coincidindo em projeto uma interface de geomembrana com a linha de ruptura potencial do maciço. Outra aspecto importante de frisar é que embora os parâmetros de resistência (c’ e φ) diminuam com o tempo, o aterro vai recalcando, e assim a declividade final do aterro diminui também (ver figura 3.24), compensando assim, de certo modo, a perda de estabilidade. Em aterros de menor altura, quando não for possível a utilização de métodos mais sofisticados de análise de estabilidade, e quando a fundação do aterro não for de solos moles, geralmente a adoção da seguinte configuração dos taludes confere estabilidade ao maciço do aterro: taludes com uma inclinação de 1:2 (V:H), em camadas de 5,0 de altura e bermas com a largura de 5,0 m.



65

Figura 3.24 – Recalques verificados no Aterro da Extrema, Porto Alegre

(Fonte: Hoffmann et al., 2002) A seqüência de preenchimento do aterro pode prevenir a maioria dos problemas de instabilidade dos aterros durante a operação. A questão chave é maximizar a porção “resistente” da superfície potencial de ruptura antes de aumentar a porção “atuante”. Na figura 3.25 ilustra-se a atuação dos momentos atuantes e resistentes e a direção de preenchimento da célula para garantir a estabilidade do talude.

Figura 3.25 – Blocos atuantes e resistentes na estabilidade do aterro

(Fonte: Adaptado de Sharma e Lewis, 1994) 3.8. Biogás de aterros sanitário e os créditos de carbono O biogás gerado em aterros sanitários, por contar em sua composição com metano e dióxido de carbono, é um dos gases formadores do fenômeno conhecido como efeito estufa e que vem contribuindo para o aquecimento global. Estudos indicam que, considerando um período de 100 anos, 1 grama de metano contribui 21 vezes mais para a formação do efeito estufa do que 1 grama de dióxido de carbono. Assim, o biogás gerado nos aterros sanitários deve ser drenado e queimado para mitigação dos efeitos causados pelo seu lançamento na atmosfera, notadamente no que concerne a potencialização do efeito estufa. A queima do biogás transforma o metano em dióxido de carbono e vapor d’água. Como o biogás tem alto poder calorífico, pode-se implantar no aterro uma unidade de geração de energia elétrica. O biogás pode ainda ser utilização em sistemas de calefação ou como combustível veicular, sendo que nesta última alternativa haverá a necessidade de instalação de uma unidade de beneficiamento ou purificação para aumentar o teor de metano. A implantação de unidades de geração de energia elétrica em aterros sanitários deve ser precedida de estudo de viabilidade técnica e econômica. Para que seja possível a recuperação energética do biogás, um aterro sanitário deverá contar com os seguintes sistemas:

sistema de impermeabilização superior;

Bloco atuante Bloco

resistente

Direção do enchimento

Impermeabilização

hBA

LBR

LBR > 1,5 hBA



66 poços de drenagem de biogás; rede de coleta e bombas de vácuo; grupos geradores.

Dentro da Convenção-Quadro das Nações Unidas sobre Mudanças Climáticas, foi realizado em 1997, na cidade de Kyoto, Japão, uma conferência que decidiu a adoção de um protocolo segundo o qual os países industrializados reduziriam suas emissões combinadas de gases de efeito estufa em pelo menos 5 % em relação aos níveis de 1990 até o período compreendido entre 2008 e 2012. O protocolo de Kyoto prevê a criação do chamado mecanismo de desenvolvimento limpo – MDL -, que são projetos destinados à redução das emissões de gases formadores do efeito estufa. Os países mais industrializados poderão utilizar as reduções certificadas através da implantação de projetos de MDL em outros países, para contribuir com parte de seus compromissos quantificados de limitação e redução de emissões. Assim, a remediação de área de disposição a céu aberto e a implantação de sistema de geração de energia elétrica em aterros sanitários pode ser viabilizada economicamente pela venda dos chamados créditos de carbono, decorrentes da redução da emissão de carbono para a atmosfera. Para que o biogás possa ser explorado comercialmente através de sua recuperação energética, o aterro sanitário deverá receber no mínimo 200 t/d de resíduos, ter uma capacidade mínima de recepção da ordem de 500 mil toneladas e altura mínima de carregamento de 10 m (Ministério das Cidades, 2007). Para o cálculo teórico da geração de biogás para fins de MDL, pode-se usar o método US EPA First Order Decay Model (Modelo de decomposição de Primeira Ordem da Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos) para estimar as emissões associadas ao resíduo no caso de sua disposição em aterro sanitário. A equação do Modelo é demonstrada abaixo:

LFG = Lo * R * (e-kc – e-kt) (3.19)

Sendo: LFG = volume estimado de metano gerado no aterro num determinado ano (m3/h); Lo = potencial de geração de metano do resíduo (m3/ton); R = taxa de disposição de resíduos (ton/ano); k = taxa de geração de metano (1/ano); t = tempo desde que o início da disposição (anos); c = tempo desde o fechamento do (c = 0 para aterros em operação) (anos). A constante k, taxa de geração de metano, é definida pela fórmula:

k=ln(2)/t1/2 (3.20) Sendo t1/2 o tempo médio para 50 % da decomposição, sendo usual variações entre 4 e 10 anos para resíduos sólidos municipais. Para climas úmidos, os valores de k podem variar de 0,1 a 0,35. O potencial de geração de metano do resíduo – Lo – pode ser estimado utilizando-se a equação: Lo = MCF * DOC * DOCF * F * 16/12 (3.21)



67Sendo: MCF = fator de correção do metano (%) DOC = fração de carbono degradável (kg C/ kg RSU) DOCF= fração de DOC dissolvida F = fração de metano no biogás 16/12 = conversão de C para CH4 MCF é um fator que varia em função das condições de gerenciamento do local de destinação final dos resíduos. Aterros sanitários são gerenciados de modo a favorecer a decomposição anaeróbia, e portanto o método indica MCF = 1. DOC é calculado pela equação: DOC = 0,4 * (A) + 0,17 *(B) + 0,15 * (C) + 0,30 * (D) (3.22) Os fatores A, B, C e D, referem-se à caracterização do resíduo, e expressos em percentual, sendo:

A = percentual de papel e tecidos; B = Resíduo de jardins, parques e outros orgânicos não alimentares putrescíveis; C = Resíduos de alimentos; D = Resíduos de madeira e palha.

DOCF é um valor teórico, que pode ser calculado pela equação: DOCF = 0,014 * T + 0,28 (3.23) Sendo T a temperatura na zona anaeróbia dos resíduos. O valor de F corresponde ao percentual de metano presente no gás gerado, e que geralmente é adota como sendo 60%. 3.9. Para não esquecer /dicas importantes Se quiser saber mais... Sobre doenças ocupacionais e questões de saúde relacionadas ao manejo de resíduos sólidos ver o texto de Sandra Cointreau: Occupational and Environmental Health Issues of Solid Waste Management, with Special Emphasis on Developing Countries. Disponível http://siteresources.worldbank.org/INTUSWM/Resources/up-2.pdf. Curiosidade: O que são mercapatnas? As mercaptanas, mercaptans ou mercaptanos são os tióis. Em química orgânica, são compostos que possuem um grupo funcional formado por enxofre e hidrogênio (-SH). Este grupo funcional é chamado de grupo tiol ou grupo sulfidrila. O temo mercaptana vem do latim "mercurius captans" (capturador de mercúrio), porque o grupo funcional tiol se liga fortemente a átomos de mercúrio. O grupo tiol é um substituinte de um alcano. Por exemplo, o derivado de metano é metanotiol (CH3SH: a nomeclatura antiga era metil mercaptano, dada a síntese por álcoois). As de menor massa molar e, portanto, voláteis, também são conhecidos pelo cheiro extremamente desagradável, como se fosse algo podre. As mercaptanas, juntamente com o H2S (gás sulfídrico) são os grandes responsáveis pelo odor desagradável do biogás (odor de ovo podre).



683.10. Exercício de cálculo de aterro sanitário 1. Considere um aterro sanitário ainda em operação, com área útil de 6 ha, recebendo

cerca de 400 t/d de RSU. Suponha que o aterro está localizado em Porto Alegre onde a chuva média anual é de 1.400 mm/ano. Calcule (adote os parâmetros adequados e justifique os valores adotados): a) A vazão média de lixiviado gerado. b) A vazão de dimensionamento dos drenos pluviais (seção máxima) que serão

construídos sobre o aterro. c) A seção transversal do dreno de lixiviados (área e dimensões) d) O espaçamento entre drenos de lixiviado (em planta) para que a altura máxima de

lixiviado no corpo do aterro seja de 30 cm.



69 APÊNDICE 3.A – Considerações sobre os custos Todos os custos de implantação, operação e encerramento do aterro devem ser previstos (ver tabela 3.11, um exemplo de custos de aterro sanitário), inclusive o monitoramento por no mínimo 20 anos pós-fechamento. Para as condições brasileiras, a fase de implantação do aterro corresponde a cerca de 25 a 30 % do custo total; sendo a operação do dia-a-dia a maior parte dos custo. Aterro Sanitário "UNIDOS VENCEREMOS"Área em planta: 4 haVida útil : 25 anos CustoQTD de resíduos: 275.649 m3 ou 124.042 t un unitário QTD Subtotal Total por etapa

1. Infra-estruturaEscritório m2 450,00 42 18.900,00 Cercamento externo (moerão de madeira c/ 5 fios de arame farpado) m 26,00 1.515 39.390,00 Acessos internos permanentes m 27,21 350 9.524,59 Portão de veículos (2 folhas e larg. 5 m) un 850,00 2 1.700,00 Cortina vegetal (mudas) un 10,00 1.555 15.550,00 Poço de monitoramento de águas subterraneas (execução) - Piezômetros un 6.000,00 5 30.000,00

2. Estação de Tratamento de LixiviadosTerraplenagem - Escavação e transporte até 2 km m3 2,08 28.052 58.304,68 Transporte interno m3 0,77 18.235 14.040,95 Impermeabilização de fundo e contensão - Argila compactada s/ fornecimento m3 9,62 9.817 94.447,00 Geomembrana PEAD 1,5 mm (fornecimento e instalação) m2 15,00 6.270 94.050,00 Drenagem - Drenagem pluvial externa - meia-cana de concreto DN 0,60 m m 27,00 414 11.178,00 Acessos/ Grama - Acessos internos permanentes ( larg. 2,0 m) m 9,73 700 6.813,99 Plantio de grama m2 3,50 5.100 17.850,00 Sistema hidráulico - Caixa de alvenaria de pedra com grade (interna ao aterro) vb 1.000,00 1 1.000,00 Caixa de alvenaria de pedra de saída (externa ao aterro) vb 1.200,00 1 1.200,00 Sistema hidraulico de saída e controle de nivel do filtro anaeróbio vb 3.000,00 1 3.000,00 Sistema hidraulico de ligaçao entre os modulos de tratamento vb 5.000,00 1 5.000,00 Filtro biológico - Fornecimento de brita m3 33,85 320 10.831,35 Sistema hidráulico de distribuição vb 2.500,00 1 2.500,00

3. Implantação do aterro sanitario (célula)Terraplenagem - Escavação e transporte até 2 km m3 2,08 140.496 292.013,91 Transporte interno m3 0,77 20.000 15.400,00 Aterro de argila para o maciço de contensão m3 9,62 18.200 175.097,83 Impermeabilização de fundo - Argila compactada s/ fornecimento m3 9,62 39.675 381.703,65 Geomembrana PEAD 1,5 mm m2 15,00 39.675 595.125,00 Proteção mecânica da geomembrana m3 0,85 11.903 10.129,86 Drenagem - Drenagem de lixiviados de fundo (50 x 50 cm) m 11,95 950 11.350,38 Filtro anaeróbio (fornecimento de brita) m2 37,83 1.000 37.829,00 Drenagem pluvial externa - vala escavada em solo m 1,24 1.000 1.240,58

4. Operação do aterro sanitário - Compactação dos resíduos m3 1,60 275.000 440.000,00 Cobertura diária m3 2,92 55.129 160.992,12 Acessos internos provisórios m 9,73 500 4.867,13 Pátio de descarga m2 4,87 500 2.433,57 Drenagem de lixiviados de patamar m3 11,95 1.000 11.947,77 Drenagem de gases (verticais) m3 177,13 594 105.212,84 Drenagem pluvial interna m 22,48 300 6.744,35 Monitoramento ambiental (análises fisico-quimicas)( 25 anos) mês 3.000,00 300 900.000,00

- 5. Encerramento do aterro sanitário - Impermeabilização superficial - Argila compactada esterada (esp 60 cm) m2 12,12 23.850 289.113,68 Plantio de grama m2 3,00 14.310 42.930,00 Drenagem Pluvial interna m 22,48 200 4.496,23 Drenagem Pluvial externa m 1,24 500 620,29 Bota-fora de solo excedente (10 km) m3 3,00 10.944 32.832,00 Monitoramento ambiental (análises fisico-quimicas)( 10 anos pós fecham) mês 3.000,00 120 360.000,00

6. Mão-de-ObraOperários mês 1.200,00 4 1.440.000,00 Técnicos (nível médio) mês 2.000,00 2 600.000,00 Responsavel técnico (Engenheiro) mês 3.500,00 1 210.000,00

6.567.360,75R$ 23,70R$ por m352,66R$ por t

CUSTO UNITÁRIOCUSTO TOTAL

320.215,97

115.064,59

1.519.890,22

2.250.000,00

1.632.197,77

729.992,20

Tabela 3.11 – Exemplo de composição de custos de um aterro sanitário



70

APÊNDICE 3.B – Valores de P(60,10) para 80 localidades brasileiras

Estado Cidade P(60,10) (mm) Estado Cidade P(60,10)

(mm) Alegrete 62 Alto Itatiaia 60 Bagé 49 Bangu 68 Caxias do Sul 54 Cabo Frio 50 Cruz Alta 65 Campos 55 Encruzilhada 48 Ipanema 72 Iraí 56 Jardim Botânico 67 Passo Fundo 43 Km 47 Rod. Pr. Dutra 78 Porto Alegre 64 Niterói 64 Rio Grande 68 Nova Friburgo 60 Santa Maria 62 Petrópolis 76 Sta. Vitória do Palmar 62 Pinheiral 64 São Luiz Gonzaga 64 Praça XV 74 Uruguaiana 56 Praça Saens Pena 60

RS

Viamão 37 Resende 70 Blumenau 72 Santa Cruz 57 Florianópolis 70 Teresópolis 66

SC

São Francisco do Sul 65 Vassouras 58 Curitiba 68

RJ

Volta Redonda 67 Jacarezinho 52 João Pessoa 50 Paranaguá 70

PB São Gonçalo 62

PR

Ponta Grossa 54 Fortaleza 54 Avaré 64 Guaramirangá 54 Lins 52

CE

Quixeramobim 66 Piracicaba 58 PI Terezina 90 Santos – Itapema 140 Barra do Corda 70 Santos 84 São Luiz 59 São Carlos 70

MA

Turiassu 66

SP

São Simão 51 Alto Tapojós 80 ES Vitória 56 Belém 62

Barbacema 58 Soure 86 Belo Horizonte 62

PA

Taperinha 76 Passa Quatro 44 Juaretê 82

MG

Sete Lagoas 52 Manaus 68 BA Salvador 60 Paritins 80 SE Aracaju 66

AM

Vaupés 80 AL Maceió 55 RO Porto Alegre 72

Fernando de Noronha 70 MT Cuiabá 68 Nazaré 44 Catalão 60

PE

Olinda 60 Formosa 57 RN Natal 58

GO

Goiânia 70

Tabela 3.12 – Valores de P(60,10) para 80 localidades brasileiras (Fonte: Adaptado de Rocca et al., 1992)

Capítulo 4: Operação do Aterro Sanitário


71 4. OPERAÇÃO DO ATERRO SANITÁRIO 4.1. Importância A operação do aterro é uma etapa fundamental para o sucesso do empreendimento, ou seja, para que a disposição dos resíduos seja feita minimizando os impactos ambientais e sanitários. A disposição segura e bem organizado dos resíduos distingue um aterro sanitário de uma disposição a céu aberto (lixão). Mesmo um aterro que tenha sido bem projetado e bem implantado terá sérios problemas ambientais se for mal operado. Por outro lado, boas técnicas de operação do aterro podem vir a compensar debilidades de locação do sítio ou de projeto. É fundamental que seja dada forte ênfase às boas técnicas de operação. Isto significa, em muitos casos, a necessidade de aumentar as habilidades gerenciais e de engenharia do pessoal que trabalha no aterro. Boa prática de operação do aterro não é conseguida se o pessoal qualificado em gerenciamento e engenharia estiver locado, em todo ou em parte do tempo, em escritórios longe do aterro. Um gerente de aterro qualificado, ou ao menos um supervisor treinado e motivado, deveria estar baseado no aterro para coordenador diretamente as atividades diárias. Este gerente deveria receber suporte e visitas regulares do engenheiro responsável para garantir que o aterro seja implantado e operado de acordo com o estabelecido no projeto e no plano de disposição dos resíduos. Paralelamente a colocar um gerente com experiência encarregado pela operação do aterro, este gerente deve ter o poder de tomar decisões sobre as questões de dia-a-dia da operação do aterro, e deve ainda ter acesso a suficientes recursos físicos e financeiros. O plano de disposição dos resíduos (ver Capítulo 3) deve servir como base ao gerente do aterro sobre como organizar e conduzir o aterro. De modo resumido, o plano deve prover uma detalhada explanação do seguinte:

onde os resíduos serão dispostos em cada fase da vida útil do aterro; quais atividades de preparação do sítio e de engenharia serão necessários durante a vida útil do aterro/ como lidar com os problemas ambientais (p.ex.; pássaros, vento e materiais leves, incêndios, gás, lixiviado); quais equipamentos, materiais, e pessoal serão necessários para operação; qual a documentação e administração serão necessárias; qual o monitoramento que será feito; quando e como cada parte do aterro será completada e encerrada.

4.2. Decisões fundamentais O período de operação é a mais longa etapa na vida útil do aterro. Durante este tempo a intervenção de gerente técnico sênior será requerida para resolver problemas e questões que ficam aquém das capacidades do gerente alocado no aterro sanitário. Problemas potenciais do aterro podem ser minimizados dando-se cuidado especial a duas decisões fundamentais:

Quem irá operar o aterro? Quando da implantação de um novo aterro sanitário, principalmente quando este for o primeiro no município (isto é, quando o município esta encerrando a disposição a céu aberto), deve-se decidir quem será o responsável pela operação deste novo aterro. Não há



72razão para o decisor sênior permanecer automaticamente responsável pelo novo empreendimento juntamente com seu pessoal. Neste caso é preciso fazer um pergunta: se esta equipe tem a capacidade de tocar um aterro mais bem gerenciado, porque não o fizeram antes? As razões pelas falhas do passado são muitas diversas e complexas. Ms é preciso olhar para o futuro e decidir quem tem melhores condições de gerir o novo aterro. O novo gerente pode ser um engenheiro que pode ser identificado dentro da municipalidade ou do setor público. Um novo gerente local (residente no aterro) dever ser criado, ou quando já existente, deve receber maior reconhecimento. Os melhores gerentes residentes são aqueles aos quais são dados a autoridade e acessos a recursos para tomar decisões sobre a operação no aterro, cujos julgamentos sejam aceitos pelos gerentes seniores. Os melhores encarregados de aterro (uma espécie de mestre de obra) são muitas vezes oriundos do setor de disposição de resíduos do município, e que foram treinados e motivados para a nova forma de trabalhar em aterro sanitário. Na implantação de um novo muitas vezes são necessárias alterações na estrutura organizacional do município, bem como na delegação de poder. Uma melhor operação do aterro necessita de decisões rápidas feitas pelo pessoal locado no aterro. Um bom gerenciamento de aterro não pode sofrer as agruras de máquinas administrativas muito burocratizadas. Um julgamento franco deve ser feito sobre se o poder público vai operar o aterro ou se uma empresa privada será contratada para realizar este serviço. No caso de contratação do serviço de operação do aterro, a municipalidade continuará com a responsabilidade, e o controle, do gerenciamento dos resíduos, mas terá a responsabilidade pela operação do dia-a-dia do aterro. Mesmo na hipótese de contratar uma empresa privada, o município deverá investir na no treinamento de pessoal próprio para fazer a fiscalização dos serviços.

Há dinheiro/orçamento à disposição o suficiente para financiar a operação do novo aterro sanitário?

Aterros sanitários têm custos mais elevados de implantação e de operação do que disposições a céu a aberto. Para o sucesso do projeto é absolutamente necessário que estejam disponíveis recursos financeiros suficientes para a perfeita operação de um aterro sanitário (que dura muitos anos). Além disso, devem ser previsto recursos financeiros para as atividades de pós-fechamento do aterro. As despesas previstas deverão ter a aceitação e aprovação dos controladores das finanças do orçamento municipal, e isto deverá ser feito e confirmado anualmente. Somente a disponibilidade de recursos garantirá as condições satisfatórias de operação do novo aterro sanitário. 4.3. Instalações de apoio As instalações de apoio são estruturas auxiliares que têm por objetivo garantir o funcionamento do aterro, dentro dos padrões estabelecidos pelas técnicas da engenharia e do saneamento ambiental. De forma geral, essas instalações são constituídas pelos elementos descritos a seguir. Isolamentos O isolamento da área é fundamental para o bom andamento dos serviços. Toda a área do aterro deverá estar cercada, com o objeto de limitar o espaço e impedir a entrada de animais e de catadores ao local. O tipo de cerca a ser utilizada depende do local onde está o aterro e de condições locais específicas. Pode ser de arame farpado, ou de tela, que



73oferece uma proteção maior à entrada de pessoas e de animais terrestres. No caso de Aterro Zona Norte de Porto Alegre (operado até 1999), a forma mais eficaz de isolamento da área, foi a escavação de um canal de mais de 10 m de largura em redor de toda a área, para evitar a entrada de catadores e animais de fazendas vizinhas. A cerca de arame farpado, inicialmente colocada, além de, evidentemente, não evitar a entrado de catadores, ainda era sistematicamente retirada por habitantes das vilas vizinhas, permitindo assim a entrada dos animais (bovinos e eqüinos). A construção de um cinturão verde, juntamente com outro tipo de cerca, também é uma forma de isolamento. Portaria Tem a função de controlar a entrada e saída de veículos e pessoas no aterro. Como qualquer outra obra, um aterro em operação oferece risco a pessoas não acostumadas com este tipo de atividade. Assim, qualquer visitante deve primeiro ser enviado à administração, e somente ter acesso ao aterro acompanhado de funcionário do local. O controle da entrada de veículos se faz necessário para fiscalizar os resíduos que podem ser depositados no aterro, de modo a não aceitar, por exemplo, resíduos perigosos que possam causar danos aos operadores do aterro, ao processo de estabilização dos resíduos no aterro, ou ao meio ambiente. Atualmente, em função do esgotamento das áreas de disposição, muitos aterros sanitários não aceitam mais resíduos de podas ou resíduos da construção/demolição (caliça). Este controle também é função da portaria. Balança A função da balança é de avaliar a quantidade de resíduos que entram no aterro. No caso dos aterros (e dos serviços de coleta) empreitados, a pesagem é a forma mais indicada de controle e remuneração dos serviços prestados. A instalação da balança rodoviária com capacidade mínima de 30 t é recomendada para municípios com população acima de 100 mil habitantes. Para municípios menores o controle das quantidades de resíduos que chegam ao aterro pode ser feito através do volume dos veículos coletores. A pesagem constante dos resíduos fornece ainda dados estatísticos de grande valor na avaliação da vida útil do aterro e da variação da produção de resíduos ao longo do tempo, servindo como base para a elaboração de futuros planos de manejo de resíduos. Escritórios Serve como base de controle e gerenciamento de todo o aterro, contabilizando quantidades de resíduos dispostos, materiais utilizados, controle de pessoal e fornecimento de elementos para cálculo de custo. Dependendo do tamanho do aterro, poderá ser provido de telefone, rádio transreceptor, aparelho faxsimile, computador, etc. Refeitório, vestiário e sanitários Instalações apropriadas para as refeições, à higiene pessoal e à troca de roupa antes e após a realização dos trabalhos são fundamentais para o bom andamento dos serviços. Estas instalações se tornam ainda mais importantes quando o município está implantando pela primeira vez um aterro sanitário, uma vez que nos lixões estas instalações são muito precárias, quando não, inexistentes. Galpões para o abrigo de veículos A lubrificação e lavagem, bem como pequenos reparos nos veículos e equipamentos,



74podem ser realizados no próprio aterro. Por isso deve ser prevista a construção de um galpão apropriado, que deverá ainda servir como abrigo deste equipamento nos períodos de inatividade. Pátio de estocagem de materiais Os materiais de consumo no aterro, como brita, tubos, canos, terra e meias-canas de concreto, deverão ficar convenientemente estocados em área especialmente reservada a este fim. A movimentação constante pode acabar causando danos a estes materiais. Acessos internos Os acessos internos visam permitir interligação entre os diversos pontos do aterro. Estes acessos devem resistir ao trânsito de veículos mesmo em dias de chuva, por isso devem estar sempre em perfeitas condições. Para mantê-las pode-se utilizar saibro, brita ou até mesmo caliça. Os acessos internos podem ser permanentes ou temporários: os primeiros duram toda a vida útil do aterro, e devem receber um pavimento mais reforçado, e serem construídas com largura mínima de 8 m; os de uso temporário, que visam ligação à frente de serviço para descarga dos resíduos no local adequado, mudam constantemente de lugar, devendo-se evitar gastos elevados nestes acessos. A largura mínima dos acessos temporários é de 6 m. Acessos para trânsito de veículos coletores carregados devem ter inclinação longitudinal máxima de até 15%; e de 10 % e em caso de uso de carretas de grande volume. Iluminação Nos aterros operados em tempo integral, isto é, nos períodos diurno e noturno, é indispensável a existência de um sistema de iluminação na portaria, acessos e, principalmente, na frente de operação. Esta medida visa garantir condições de operacionalidade e segurança tanto ao pessoal e aos equipamentos que trabalham no aterro, quanto àqueles responsáveis pelo transporte de resíduos. A iluminação no interior do aterro, junto a frente de operação, deve ser facilmente transposta para outros locais na medida que o aterro for avançando. 4.4. Controle das operações Os aterros sanitários são obras de engenharia extremamente dinâmicas, e se caracterizam por ocorrerem variações diárias na condução das atividades. Um Manual de Operações dever ser elaborado para nortear a operação do dia-a-dia do aterro sanitário. As atividades de operação diária de um aterro sanitário podem ser classificados em três grupos gerais:

(1) Recepção dos resíduos checagem dos veículos e suas cargas na entrada do aterro; separação das cargas; armazenamento temporário (p.ex.; entulhos para uso nos acessos temporários); registro e controle de dados de administração do aterro; controle do tráfego interno de acesso à área de descarga.

(2) Disposição dos resíduos

disposição dos resíduos; compactação; escavação de material de cobertura; colocação do material de cobertura;



75 construção dos acessos internos temporários; terraplanagem.

(3) Controle e manutenção geral do aterro

controle de espalhamento pelo vento materiais leves (papel e plásticos) e de poeira; manutenção dos equipamentos, construções civis, cercas, e itens similares; manejo das águas pluviais; controle dos lixiviados; controle dos gases e odores; controle de vetores; monitoramento operacional e ambiental.

Os seguintes pontos devem ser observados na elaboração do manual. Controle do acesso O primeiro passa para controlar os resíduos que chegam ao aterro, e os tipos de resíduos dispostos, é o controle de acesso ao sítio do aterro. Na entrada do aterro deve haver uma portaria onde um apontador deve fazer o registro dos detalhes de cada carga: placa de caminhão, tipo de resíduo, origem ou fonte do resíduo, a quantidade. No caso de uso de balança a quantidade é medido pelo peso líquido de cada descarga, em toneladas ou quilogramas; no caos de aterros sem balança, estima-se o volume do veículo. O controle de acesso garante que os resíduos somente serão aceitos no aterro durante o horário de operação do aterro (ver figura 4.1). Isso garante que não descarregados resíduos não permitidos. Durante o horário de operação deverá um porteiro e fora desses horários, u ou dois guardas.

Figura 4.1 – Detalhe de inspeção de resíduos antes da descarga em aterro

Um segundo aspecto do controle de acesso é garantir que os veículos façam a descarga dos resíduos no local correto (na frente se serviço), evitando a descarga desordenada. Em grandes aterros, com alto fluxo de veículos, normalmente são utilizados um ou dois encostadores de caminhão próximo a área de descarga e compactação (frente de serviço), evitando a descarga caótica e interferências com os equipamentos que fazem a



76compactação dos resíduos depositados. Disposição e compactação dos resíduos A disposição cuidadosa dos resíduos no aterro deve seguir o plano de disposição (discutido anteriormente), e é um aspecto essencial para uma operação adequado do aterro sanitário. Deve ser feita de modo a garantir que todo o resíduo seja compactado para atingir a melhor densidade possível no enchimento do aterro. Esta compactação reduz os vazios no interior do aterro, diminuindo a entrada de água e a conseqüente geração de lixiviados; reduz os adensamento; e confere maior estabilidade ao aterro diminuindo o risco de colapso. Alcançar boa compactação dos resíduos no aterro corresponde a reduzir a probabilidade de ocorrerem problemas futuros. Na maioria dos aterros utilizam-se equipamentos mecanizados para fazer a compactação, em especial o tratator-de-esteiras. Equipamentos “compactadores especiais para aterros sanitários”, com rodas metálicas, não são essenciais para se conseguir uma boa compactação. Em aterro de operação manual (para pequenas comunidades) equipamentos mais simplificados, como rolos compactadores de tração humana, podem ser usados. Na figura 4.2 apresentam-se exemplos desses dois tipos de equipamentos de compactação em aterros.

Figura 4.2 – Equipamentos de compactação em aterros sanitários

(Fonte: (a) Lange et al. (2003); e (b) Foto do autor) Os métodos de disposição dos resíduos variam; e são função do tipo de aterro e de sua geometria. A maneira mais usual de disposição e compactação dos resíduos em aterros é descrita a seguir e é representada na figura 4.3. O veículo coletor descarrega o mais próximo possível da frente de serviço (figura 4.3.a). Neste momento o funcionário do aterro (o encostador de caminhão) tem o papel importante de orientar o motorista e não deixá-lo efetuar a descarga em qualquer lugar. Na seqüência um trator-de-esteiras faz o espalhamento e a compactação dos resíduos em rampa (figuras 4.3.b e 4.3.c). A rampa deve ter declividade da ordem de 3:1 (H:V), otimizando a distribuição do peso na roda motriz (roda de tração) do trator e conferindo uma maior compactação aos resíduos. Rampas muito íngremes, além de levarem o trator-de-esteiras a patinar, também causam problemas de lubrificação do motor do trator. O espalhamento deve ser feito em camadas finas, que tenham entre 30 e 50 cm de espessura. Após o espalhamento destas finas camadas, a compactação é feita pela passagem sucessiva do trator-de-esteiras (notar na figura 4.2.b que o trator está com a lâmina frontal erguida, e está somente compactando, sem estar fazendo o espalhamento dos resíduos). Geralmente são feitas de 3 a 5 passadas de trator-de-esteiras no mesmo local, sendo que a máquina deve ter peso operacional maior ou igual 14 t. Após a compactação dos resíduos faze-se a cobertura diária ou periódica dos mesmos com uma camada de solo (figura 4.3.d.). Esta cobertura é feita colocando-se o solo

(a) (b)



77na parte superior da célula e a partir fazendo a cobertura da paste superior da célula e de suas laterais.

Figura 4.3 – Espalhamento, compactação e cobertura dos resíduos em rampa

(Fonte: Desenho gentileza de Eng. Marcelo Hoffmann) Em aterro de menor porte, e em especial em pequenos aterros em valas, onde normalmente não se dispões de um trator-de-esteiras, uma retro-escavadeira pode ser utilizada tanto para abrir as valas, como para fazer a disposição dos resíduos no interior da vala, fazer a sua compactação (mesmo que a uma densidade menor, na ordem de 0,4 a 0,5 t/m3) e a cobertura. A altura de cada célula ou camada do aterro varia de 2 a 5 m. Em aterros de grande porte,

31

(a)

(b)

(c)

(d)

Sentido de avança da rampa

(a) Descarga na frente de serviço; (b) e (c) Espalhamento de compactação dos resíduos em rampa 3:1, indicando o sentido de avanço da rampa;

(d) Cobertura periódica dos resíduos compactados



78acima de 200 t/d, as alturas adotadas variam de entre 3 e 5 m, e em aterro menores, essas alturas também são menores. Assim também ocorre com largura da frente de serviço. Esta deve ser suficientemente larga para permitir a descarga dos veículos coletores; mas não deve ser tão larga a ponto de dificultar a compactação e implicar na utilização excessiva de material de cobertura. Para a definição da largura da frente de serviço utiliza-se o critério de que a forma de célula que implica na utilização de menor volume para cobertura diária é a célula quadrada. Assim, tomando-se uma célula com a da figura 4.4, que tem altura h, largura da frente de serviço b, e avanço diário da célula l; e sabendo-se a quantidade diária de resíduos dispostos, calcula-se o volume da célula diária:

rsc

rsc d

MV = (4.1)

onde: Vc = volume da célula diária compactada (m3/d);

Mrs = massa diária de resíduos sólidos dispostos no aterro (t/d); dsrc = densidade dos resíduos sólidos compactados no aterro (t/m3).

Figura 4.4 – Dimensões da célula para uso mínimo de material de cobertura

(Fonte: Lima, 1995) A área de cada célula será:

hV

A cc = (4.2)

E tomando as dimensões mostradas figura 4.4, e fazendo l = b (célula quadrada), tem-se:

hV

Abl cc === (4.3)

onde: l = avanço da célula (ou da frente de serviço) (m);

b = largura da frente de serviço ótima (m); h = altura da célula diária (m); Ac = área da célula diária (m2); Vc = volume da célula diária (m3).

A compactação desejada em aterros que utilizam máquinas pesadas para a compactação (como os tratores-de-esteiras) é da ordem de 0,7 a 1,0 t/m3. Uma densidade de compactação entre 0,7 e 0,8 t/m3 é obtida com 3 a 5 passadas de trator com peso operacional mínimo de 14 t (tipo D6 da Carterpillar ou similar). Na figura 4.5 mostra-se um

h

l

b 1

3



79gráfico que representa o número de passadas com trator-de-esteiras para alcançar altas densidades em aterros sanitários. O número necessário de passadas também depende da umidade dos resíduos e da quantidade de material denso presente nos resíduos.

Figura 4.5 – Número de passadas do equipamento compactador para conseguir boa

densidade de compactação em aterros sanitários (Fonte: Rushbrook e Pugh, 1999)

Cobertura Como comentado anteriormente é prática comum cobrir os resíduos com solos regularmente (às vezes diariamente, ou com periodicidade maior em pequenos aterros), com uma camada de 15 a 20 cm de espessura. Em locais com escassez de material de cobertura, inevitavelmente uma camada mais fina de cobertura será utilizada, com uma periodicidade maior. O espalhamento e compactação da cobertura diária são feitos normalmente com o mesmo trator-de-esteira usado na compactação dos resíduos ou equipamento similar. Em aterros menores pode-se utilizar retro-escavadeira ou até mesmo cobertura manual. A cobertura pode ser feita com solos ou entulhos resultantes da construção civil, que são armazenados em área específica do aterro para uso posterior; ou com solo escavado no próprio local do aterro ou de áreas próximas. Jazidas fora da área do aterro, além de implicarem em maiores custos de transporte (e de aquisição do material), devem elas também ser alvo de licenciamento ambiental. Na figura 4.6 mostra-se detalhe de cobertura de um aterro sanitário com a retirada do solo no próprio aterro.

Figura 4.6 – Cobertura intermediária dos resíduos (ao fundo, retirada de

material no próprio aterro) (Aterro Metropolitano Santa tecla, Gravataí, RS) Alternativamente, a frente de serviço (rampa) pode ser coberta, a cada fim de jornada de

2 4 6 8 10

0,9

0,6

0,3

Número de passadas

Den

sida

de (t

/m3 )



80trabalho, por mantas geossintéticas leves que são removidas na manhã seguinte, na retomada da disposição dos resíduos. Em aterro de grande porte, que operam nas 24 horas do dia, parando somente nos domingos, a rampa, como está sempre em serviço, não recebe cobertura diária (mas somente no final do expediente de sábado); sendo a cobertura intermediária feita somente na parte superior da célula. Com o objetivo de evitar a formações de bolsões de lixiviados entre camadas do aterro, principalmente junto aos taludes, o que pode gerar instabilidade do maciço e possibilidade de aparecimento de vazamentos de lixiviado nos pés do talude (o chamado “choro de pé de talude”), procede-se a remoção de solos de baixa permeabilidade usadas na cobertura intermediária antes da colocação de nova camada de resíduos. Isto permitirá uma melhor movimentação dos lixiviados para a camada de resíduos mais abaixo. Nos aterros sanitários da Extrema e Santa Tecla, respectivamente localizados em Porto Alegre e Gravataí, e que foram operados pelo autor e equipe, foi realizada a remoção total da cobertura intermediária antes da colocação de nova camada de resíduos. Isto, além de permitir um melhor contato entre camadas de resíduos, resulta também numa grande economia de uso de material de cobertura, uma vez que o material removido é utilizado na camada superior subseqüente. Importante salientar, entretanto, que no processo de remoção desta camada, alguns materiais dos resíduos também acabam sendo removidos, “contaminando” o solo de cobertura (ver figura 4.7). Para melhorar o aspecto estético desta cobertura intermediária com solo “reaproveitado”, coloca-se uma fina camada, de cerca de 5 cm de solo “virgem”.

Figura 4.7 – Reaproveitamento do solo de cobertura intermediária

Na figura 4.8 mostra-se um aterro sanitário já com os taludes na forma do greide final do aterro, já com a camada de argila final e a colocação da cobertura vegetal de gramíneas para controle da erosão. Na parte superior da figura, nota-se a frente de serviço ou de operação do aterro sanitário. Drenagem de gases e de lixiviados A rede de drenagem de lixiviados da base do aterro, bem como o início da construção dos drenos verticais de gases, deverá feita juntamente com a implantação do aterro. Como já referenciado anteriormente, estes dois sistemas devem interligados, como mostrado na figura 4.8. Os drenos verticais de gás vão sendo construídos a medida que o aterro vai avançando e subindo. Quando são usados canos perfuras de concreto para servir de guia para a



81colocação da brita, estes vão sendo justapostos uns sobre outros até a altura de cada camada. Pode-se também utilizar “formas de deslizantes” metálicas, construídas com chapa metálica resistente com diâmetro de acordo com a especificação de projeto do diâmetro do dreno de gás, e com 2 m de altura. A forma é colocada no local apropriado, sobre o dreno de lixiviados, e preenchida com brita. À medida que os resíduos dispostos atingem a altura da forma metálica (ver figura 4.9), essa é içada através da colocação de um cabo de aço em sua extremidade superior e a utilização, de retro-escaveira, pá-carregadeira ou escavadeira hidráulica.

Figura 4.8 – Vista área Aterro Metropolitano Santa Tecla, Gravataí

Figura 4.8 – Interconexão dos sistemas de drenagem de lixiviados e de gases

(Aterro no Japão) Em aterros de múltiplas camadas, com altura total maior de 10 m, é recomendado instalar drenos intermediários ou secundários de lixiviados. Estes drenos devem sempre conduzir os líquidos até os drenos verticais de gases, onde o lixiviado desce até o sistema de drenagem de fundo. Para ajudar a evitar o “choro de pé de talude” também se instalam drenos de lixiviado ao longo da linha de talude, conforme mostrado na figura 4.10.



82

Figura 4.9 – Detalhe de colocação de forma deslizante para dreno de gás

(Aterro Zona Norte, Porto Alegre) Como os drenos secundários de lixiviados são construídos concomitantemente com a operação do aterro, a sua construção é feita sobre a camada do aterro já construída. Antes do início da construção da camada seguinte do aterro, faz a escavação de valas dentro dos resíduos da camada inferior, no local onde ficará o pé do talude da camada seguinte (ver figura 4.10). Feita a escavação coloca-se a brita no interior dos drenos e preenche-se o restante da cava com resíduos frescos. A declividade desses drenos deve ser entre 2 e 5 %; e as dimensões mínimas da seção transversal de 40 por 40 cm.

Figura 4.10 – Interconexão dos sistemas de drenagem e drenos secundários de lixiviados

(Fonte: Jaramillo e Zepeda, 1991) Plano de inspeção e manutenção O plano de inspeção e manutenção tem por objetivo a identificação e correção dos problemas de ordem funcional ou de acidentais que por ventura ocorrerem. Para tanto deverão ser efetuadas inspeções periódicas e sistemáticas. Nos parágrafos a seguir demonstram-se as rotinas de inspeção e manutenção. a. Sistema de isolamento A inspeção no sistema de isolamento tem por objetivo detectar problemas no cercamento da área, manutenção dos portões, verificação da ocorrência de pragas ou moléstias nas mudas da barreira vegetal. Deve ter a sua freqüência de inspeção realizada semanalmente,

Dreno de lixiviado na base do aterro

Dreno vertical de gás

Dreno secundário de lixiviado



83devendo-se adotar como providência o reparo ou reposição de trechos de cerca e mourões, manutenção dos portões, combate imediato às pragas e moléstias da vegetação, adubação e irrigação. b. Pátio de acesso e pesagem e área operacional Neste item deve-se observar a correção dos acessos, limpeza da área, desobstrução do sistema de drenagem pluvial. Sua inspeção deve ser realizada semanalmente. Devem ser efetuados reparos nos acessos com reaterramento e compactação de depressões, esgotamento de poças de água, varredura dos pátios e acessos, capina e limpeza das canaletas de drenagem pluvial. c. Sistema viário O plano de inspeção e manutenção do sistema viário visa detectar a ocorrência de erosão, buracos e empoçamento dos acessos. Sua freqüência deve ser diária. Deve-se tomar como providências a execução de reparos, reaterramento com material especificado e compactação do leito dos acessos permanentes, esgotamento de poças, capina e desobstrução das canaletas de drenagem pluvial. d. Sistema de tratamento de lixiviados O plano para este item visa a detecção de problemas de mau funcionamento e vazamentos. A inspeção deve ser efetuada diariamente, sendo efetuados eventuais reparos e substituições de conexões defeituosas, conserto de motores, limpeza do reservatório de bombeamento (semanal). e. Sistema de monitoramento Servirá para a detecção de danos ou mau funcionamento. Sua freqüência deverá ser semanal. As providências a serem tomadas são reparos das caixas de alvenaria e proteções sanitárias, substituição das tampas dos poços, desobstrução de entupimentos. f. Cobertura impermeabilizante final e recomposição do relevo Este item tem o objetivo de detectar vazamentos de líquidos pela camada de cobertura final, ocorrência de erosão e funcionamento dos terraços. Sua freqüência deverá ser semanal. As providências a serem tomadas são a execução de reparos na camada de argila de cobertura final, recuperação das áreas erodidas com reaterro de solo fértil e replantio da vegetação (sempre após a ocorrência de chuva), reparos e reforços nos terraços (sempre após a ocorrência de chuva). 4.5. Plano de emergência Deverá ser elaborado um Plano de Emergência para lidar com acidentes, imprevistos e outras questões emergenciais que venham a ocorrer no aterro. Os coordenadores de emergência – que deverão estar devidamente identificados – deverão receber treinamentos específicos para cada uma das situações expostas neste plano. Em caso de sinistro deverão adotar assim as medidas observadas nestes treinamentos, liderando o combate a situação gerada. Coordenadores de emergência Com o objetivo de ter-se sempre pelo menos uma pessoa como coordenador do plano de emergência no local, sugere-se-se constituir três coordenadores de emergência durante o período diurno e um no período noturno (quando houver) atuando em ordem hierárquica dentro do aterro. Para a ocupação deste cargo sugere-se o engenheiro responsável técnico, o chefe do aterro e o encarregado geral. A seguir apresenta-se o modelo de lista dos coordenadores de emergência que deverá



84estar atualizada no aterro sanitário. Estas informações deverão estar permanentemente atualizadas, e estar em local visível e de conhecimento de todos no aterro, de modo que estas pessoas possam ser localizadas em caso de qualquer emergência que envolva o aterro:

nome; especialização; telefones de contato; endereços para ser localizado.

Órgãos públicos de emergência Dependendo do sinistro e de acordo com o coordenador de emergência, os seguintes órgãos podem ser contatados em caso de emergência no aterro (no plano específico do aterro colocar telefones, celulares, nome de pessoa de contato, etc.):

corpo de bombeiros; polícia militar; pronto socorro ou hospital mais próximo; secretaria municipal de meio ambiente; órgão estadual de controle ambiental; demais secretarias da prefeitura municipal.

Procedimentos de emergência As situações de emergência que podem acontecer na implantação e na operação de aterros sanitários são as seguintes:

incêndios; explosões; vazamentos de lixiviados; vazamentos de gases; ruptura ou rompimento de taludes; tombamento e colisão de veículos ou equipamentos;

Para cada uma destas situações o plano de emergência deverá descrever os procedimentos que orientam as atitudes que devem ser tomadas em curto prazo para minimizar os impactos e retomar o controle da obra. Em todos os acidentes com lesões corporais deve-se verificar a gravidade do mesmo, efetuando os procedimentos de primeiros socorros e em seguida encaminhar o trabalhador ao serviço médico. Em todos os casos, os acidentes devem ser devidamente registrados no Diário de Obra do Aterro Sanitário. 4.6. Para não esquecer /dicas importantes

Para o sucesso na implementação de um novo aterro sanitário, todo o pessoal, tanto técnico quanto de operação, deverá ser bem

treinado e estar muito motivado.



85

4.7. Para discutir Os resíduos urbanos das cidades brasileiras têm em média 50 % de orgânicos putrescíveis. Esta é justamente a fração mais densa e compostável. Se um município implantar uma unidade triagem e compostagem – UTC – e retirar boa parte desta fração orgânica, discuta as implicações no processo de disposição e compactação diária dos resíduos que sobraram (rejeito) para disposição em um aterro sanitário.

Para garantir uma operação adequada, os equipamentos e os recursos financeiros devem estar sempre disponíveis em

volumes suficientes...

Aterro sanitário, mesmo com o melhor dos projetos técnicos, se for mal operado, vira “lixão” em uma ou duas semanas...

O contrário não é necessariamente verdadeiro!

Capítulo 5: Tratamento de Lixiviados


86 5. TRATAMENTO DE LIXIVIADOS 5.1. Importância O tratamento dos lixiviados gerados em aterros sanitários é provavelmente uns dos aspectos mais importantes do projeto de um novo aterro. Sob o ponto de vista ambiental, não resolve muito tomar todos os cuidados de implantação e operação descritos anteriormente, como camadas de impermeabilização inferior e superior, drenagem de lixiviados e gases, e um bom sistema de operação do aterro, se os lixiviados drenados não forem efetivamente tratados antes de serem lançados no meio ambiente. Como veremos a seguir, todos os métodos ou técnicas de tratamento de esgotos domésticos ou efluentes industriais podem ser aplicados ao tratamento de lixiviados. No entanto, como a composição físico-química e microbiológica dos lixiviados é muito distinta dos demais efluentes citados, em especial dos esgotos domésticos, cuidados devem adotados na utilização de parâmetros de projeto destes sistemas e nas eficiências de tratamento esperadas. No Brasil, ainda são muito poucas as publicações de resultados de pesquisas, estudos, e eficiências de estações reais em tratamento de lixiviados. Muitas, das poucas existentes, das estações de tratamento implantadas em aterros sanitários no Brasil não têm apresentado as eficiências de tratamento desejadas, nem tão pouco atingido os padrões de emissão estabelecidos pela legislação vigente. Um esforço inicial no sentido de estudar o tratamento de lixiviados para a realidade brasileira foi feito pelo PROSAB – Programa de Pesquisas em Saneamento Básico – Edital 4; e está sendo aprofundado em uma nova etapa de pesquisas (Edital 5) que iniciou em 2007 (Finep, 2007). Para uma descrição detalhada dos resultados dos projetos de pesquisa do Edital 4 do PROSAB, ver Castilhos Jr. (2006). 5.2. Características do lixiviado A composição do lixiviado varia de aterro para aterro e até mesmo dentro de um mesmo aterro com o tempo. Na tabela 5.1 pode-se observar grandes variações nos resultados das análises do lixiviado proveniente de diferentes aterros. As razões estão relacionadas às características da população geradora dos resíduos (nível e características de vida sócio-econômico-culturais), topografia e geologia do local do tratamento e/ou destino final dos resíduos, formas de coleta dos resíduos, e ainda, às características hidrológicas e climáticas da região. A evolução do processo biológicos que ocorrem no interior do aterro, bem como sua idade e a composição dos resíduos dispostos, influenciam nas características do lixiviado. Gandolla et al. (1995) apresentam os principais parâmetros utilizados na caracterização do lixiviado, descritos a seguir e que podem ser visualizados na figura 5.1:

o conteúdo em matéria orgânica, expressa em termos de DQO e DBO5, é inicialmente muito elevado, diminuindo depois em razão da degradação biológica e dos processos de lixiviação. Uma fração considerável de DBO inicial é constituída de ácidos graxos voláteis, cuja concentração é um bom indicador do estágio da degradação anaeróbia; o pH ácido no princípio, torna-se em seguida levemente alcalino;



87 a relação DBO5/DQO, que indica o percentual da matéria orgânica que é biodegradável, e que diminui a medida que o aterro evolui. Inicialmente esta relação é de 0,5 a 0,8, passando a 0,07 a 0,08 após vários anos; a concentração de metais é elevada em aterros jovens, devido ao ambiente ácido que favorece a solubilização dos íons metálicos. Esta concentração tende a diminuir com o tempo, na medida em que o pH aumenta; o fósforo está presente em quantidades tão modestas que em certos casos há a necessidade de correção de sua concentração para viabilizar-se o tratamento biológico do lixiviado; o enxofre, que embora presente nos resíduos sólidos, só é emitido em quantidades pequenas, pois se fixa no aterro sob a forma de sulfetos insolúveis, principalmente de ferro; o nitrogênio está presente em nível significativo, encontra-se nas formas de nitrogênio orgânico e nitrogênio amoniacal, em concentrações mais elevadas em lixiviados de aterros jovens e velhos, respectivamente; os ácidos orgânicos voláteis são identificadores do grau de degradabilidade e do andamento dos processos anaeróbios. Os principais ácidos voláteis encontrados em degradação anaeróbia são: acético, propiônico, butírico, iso-butírico, valérico e iso-valérico.

Figura 5.1 – Variação da composição do lixiviado com o tempo

(Fonte: HMSO, 1995) Através da caracterização do lixiviado pode-se ainda dividir a degradação anaeróbia em três macro fases, as quais permitem determinar a idade do aterro em termos de degradação biológica:

fase ácida: geração de ácido graxos voláteis e alto grau de carga orgânica (aterro jovem); fase metanogênica: geração do gás metano, pH levemente alcalino e níveis mais baixos nas concentrações do lixiviado (aterro velho); fase de maturação: as emissões diminuem até valores insignificantes (aterro estabilizado).



88

Tabela 5.1 – Variabilidade das características fisco-químicas dos lixiviados

(Fonte: Reichert, 1999)



89 5.3. Processos de tratamento Os lixiviados de aterros sanitários, que inicialmente apresentam elevadas concentrações de poluentes, caracterizadas por elevadas DQO, DBO, NH4

+ e baixo pH, tem grande variabilidade em seus constituintes no tempo e no espaço, variando de aterro para aterro. A determinação do melhor sistema de tratamento para os lixiviados não é uma tarefa simples, pois a princípio todas as operações e processos de tratamento de águas residuárias podem ser a eles aplicados; no entanto, as eficiências variam, processo a processo, de lixiviado para lixiviado. Importantes fatores direcionam a seleção do tratamento mais adequado: as características do lixiviado, a flutuação das vazões, a possibilidade de tratamento conjunto com efluentes domésticos, as variáveis ambientais, os custos e a disponibilidade de área para implantar a estação de tratamento, entre outros. Resulta assim que o tratamento do lixiviado não deve ser abordado de uma maneira isolada, e sim fazendo parte de uma proposta de gerenciamento amplo do aterro sanitário – como uma das suas partes principais – onde, em função do rigor que se deseja no controle deste efluente, da estação de tratamento em si, dos limites de emissão e dos custos de implantação e operação, poderão ser previstos dispositivos à retenção em bacias de detenção/equalização e recirculação de lixiviado para as células do aterro. Outro fator importante é que o sistema de tratamento deverá continuar funcionando por vários anos após o fechamento do aterro. Passaremos a apresentar e descrever os principais processos aplicados em aterro (conforme Reichert, 1999). Tratamento biológico O tratamento biológico – aeróbio e anaeróbio – de lixiviados é baseado no contato do líquido com uma cultura de microrganismos que se desenvolvem ao usar a matéria orgânica dissolvida como fonte de alimento e energia. Os métodos utilizados para otimização do processo biológico incluem o controle dos níveis de oxigênio dissolvido, a adição de nutrientes, o aumento da concentração de microrganismos e a manutenção das condições ambientais ótimas, como pH, temperatura e mistura. Alguns dos processos de tratamento que mais têm sido aplicados ao tratamento de lixiviados são:

lodos ativados; lagoas de estabilização; lagoas aeradas; contatores biológicos rotatórios (bio-discos); digestão anaeróbia.

Lodos ativados No processo de lodos ativados, microrganismos são misturados com o lixiviado e o crescimento microbiano se dá pela assimilação da matéria orgânica dissolvida (ou suspensa) presente no afluente. Os microrganismos crescem na presença de oxigênio dissolvido na água e são misturados por agitação mecânica. Neste processo há a formação de flocos ou colônias de microrganismos, o lodo ativado propriamente dito. Este processo é composto geralmente por reator de mistura completa e clarificador



90secundário (decantador), para reter o lodo ativado que sai do reator com o afluente tratado. O sistema de lodos ativados tem duas concepções básicas: fluxo contínuo e sistema seqüencial em batelada.

Operação em paralelo Operação em série Parâmetro Afluente Remoção (%) Afluente Remoção (%)

Tempo de detenção hidráulica (d) 1,9 – 2,0 –

DQO (mg/L) 18.488 94,9 18.505 94,6 DBO (mg/L) 12.468 99,1 8.143 94,3 Relação DBO/DQO 0,674 – 0,440 – Alcalinidade (mg CaCO3/l) 5.479 87,5 5.262 71,6 Sulfato (mg/L) 645 – 178 – Fosfato (mg/L) 2,15 – 1,39 – NTK (mg/L – N) 748 86,4 – – SS (mg/L) 686 97,4 1.655 71,1 SD (mg/L) 13.563 58,0 13.091 44,7 Vazão (m3/d) 79,92 – 38,04 –

Tabela 5.2 – Resultados do tratamento, em escala real, de lixiviado por lodos ativados (Fonte: Reichert, 1999)

Lagoas de Estabilização Lagoas de estabilização são bacias de grande volume e pequenas profundidades onde a ação do vento e a atividade fotossintética das algas promovem a aeração, e uma mistura de população microbiana autotrófica e eutotrófica decompões a matéria orgânica ao longo de um grande tempo de detenção. A radiação solar ou intensidade luminosa é um fator ambiental muito importante, uma vez que regula a produção de oxigênio pelas algas. Em função da natureza da atividade biológica que nelas ocorre, as lagoas de estabilização são geralmente classificadas em aeróbia, facultativa e anaeróbia. Nas lagoas facultativas ocorre uma camada superior aeróbia, uma camada de fundo onde se desenvolvem processos anaeróbios, e uma camada intermediária com mecanismos aeróbio-anaeróbios. Lagoas de estabilização é um método relativamente barato para tratamento de lixiviado, que pode ser utilizado como única forma de tratamento ou antes de disposição para tratamento em ETEs (estações de tratamento de esgotos) ou recirculação dentro do aterro.

Lagoas aeradas As lagoas aeradas são semelhantes às lagoas de estabilização, com a diferença de que são providas de equipamentos de aeração mecânica, cuja principal finalidade é introduzir oxigênio na massa líquida. Sua profundidade varia de 3 a 5 m. O sistema funciona como um tanque de aeração, no qual a aeração artificial substitui a oxigenação natural através das algas. A área requerida por este sistema é menor do que a requerida pelas lagoas de estabilização, devido a sua maior profundidade e ao menor tempo de detenção necessário para a estabilização da matéria orgânica. Durante períodos de pequena vazão de lixiviados, a relação DBO/NH4

+ pode cair significativamente, até valores de 1 a 5 g/g. Estes valores são muito menores que o limite requerido para uma eficiente remoção do íon amonium pela assimilação biológica, que varia de 20 a 28 g/g para os métodos de tratamento aeróbio como as lagoas aeradas.

Contatores biológicos rotatórios (bio-discos) O sistema consiste de uma série de discos ligeiramente espaçados, montados em um eixo horizontal. Os discos giram vagarosamente em torno deste eixo e mantêm, a cada instante,



91cerca da metade da área superficial de cada disco imersa e a restante exposta ao ar. A medida que os discos giram, a parte exposta aera uma película líquida em contato com o bio-filme aderido ao disco. Com a passagem dos microrganismos aderidos à superfície dos discos pelo líquido, estes absorvem uma nova quantidade de matéria orgânica, utilizada como substrato. Quando a camada biológica atinge uma espessura excessiva, ela se desprende dos discos e é mantida no meio líquido em suspensão, aumentando a eficiência do sistema. Spengel e Dzombak (1991) utilizaram contatores biológicos rotatórios no tratamento de lixiviado de aterros velhos, com baixa DBO e alta carga de amônia. O sistema foi intensamente investigado em escala de bancada, tendo sido usados três reatores; cada reator foi composto por três estágios. A oxidação da amônia foi completa e se obteve uma remoção máxima da DQO de 38 %.

Digestão anaeróbia

Boyle e Ham (1974) estudaram processos anaeróbios para tratamento de lixiviados. Usaram reatores anaeróbios em escala de bancada em três fases distintas; na primeira fase foi verificada a aplicabilidade do processo anaeróbio; na segunda fase, verificaram o efeito da carga de orgânicos e do tempo de detenção na eficiência do processo e na terceira foram avaliados os efeitos do controle de temperatura. Na primeira fase, usando um lixiviado com DBO de 8.400 mg/L, relação DBO/DQO de 0,79 e tempo de detenção de 10 dias, os autores obtiveram uma redução média de 94 % da DQO e de 98 % de DBO, confirmando a eficiência do processo anaeróbio no tratamento de lixiviados. Variando a carga de DQO aplicada de 0,432 a 2,16 kg/m3.d e o tempo de detenção de 5 até 20 dias, com uma relação DBO/DQO de 0,82 e mantendo a temperatura entre 21 e 23 °C, os autores concluíram que existe uma correlação entre o tempo de detenção hidráulica e a performance do processo; o mesmo não ocorrendo para carga orgânica e performance, dentro das variações de carga testadas. Os resultados de outra etapa do estudo mostram que dentro dos valores de tempo de detenção estudados (12,5 e 20 dias) não foram observadas diferenças nas performances para 23 °C, ficando a eficiência de remoção de DQO e DBO em 87 e 97 %, respectivamente. Já, para temperaturas inferiores de 15 e 10 °C, e mantendo o tempo de detenção em 12,5 dias, a eficiência da remoção de DBO caiu para 84 e 26 %, respetivamente. Os resultados mostram ainda que a remoção da DBO é um pouco mais sensível a temperatura do que a remoção da DQO. De acordo com os autores este tipo de tratamento é viável como pré-tratamento, devendo haver um tratamento em seqüência para obtenção de um efluente em condições de lançamento no meio ambiente. Tratamento físico-químico Os tratamentos físicos baseiam-se na aplicação de forças físicas sobre o líquido, no intuito de promover a separação de contaminantes da água. Os tratamentos químicos baseiam-se no contato de produtos químicos com o líquido, proporcionando a sua alteração química e conseqüentemente a remoção de alguns contaminantes. É de se observar que processos químicos são usados, em geral, em conjunto com operações físicas. Denominam-se estes processos de tratamentos físico-químicos.



92Os tratamentos físicos mais comuns são a evaporação natural, floculação e sedimentação, filtração e osmose reversa ou ultrafiltração. Os tratamentos químicos mais comuns são coagulação e precipitação, carvão ativado, troca iônica e oxidação química. Qasin e Chiang (1994) apresentam uma compilação dos principais tratamentos físico-químicos utilizados, a nível internacional, com sucesso no tratamento de lixiviados. Estes resultados são apresentados nas tabelas 5.2 e 5.3.

DQO afluente (mg/L) DBO/DQO DQO/COT Sistema de tratamento Remoção

DQO (%) Dosagem

14.900 0,45 3,45 Cal 13 2.760 mg/L 9.100 0,75 – Cloreto férrico 16 1.000 mg/L 9.100 0,75 – Sulfato de alumínio 5 1.000 mg/L

10.800 0,74 – Cal 4 1.840 mg/L

558 0,27 – Cal no tratamento de efluente anaeróbio 8 2.700 mg/L

366 0,11 –

Cal no tratamento de efluente anaeróbio seguido de polimento por lagoa aerada

29 1.400 mg/L

4.800 0,66 2,73 Sulfato de alumínio e cal 40 2.250 mg/L Al2(SO4)3 e 800 mg/L CaO

Ferrosulfato 13 2.500 mg/L FeSO47H2O3.400 0,81 – Cal 0 1.000 mg/L 1.240 0,66 2,78 Cal e aeração 8 210 ml saturado

1.234 0,68 2,88 Ferro e aeração 0 FeCl3 (200 mg/L) por litro de lixiviado

1.234 0,68 2,88 Sulfato de alumínio e aeração 11 180 mg/L Al2(SO4)3

5.033 0,60 – Cal 24 1.350 mg/L 12.923 0,57 – Cal 26 1.200 mg/l 2.000 0,36 – Sulfato de alumínio 31 2.700 mg/L 2.820 0,65 2,89 Cal 26 450 mg/L

2.000 – 0,10 Sulfato de alumínio e polímero catiônico 45 200 mg/L Al2(SO4)3 e

330 mg/L polímero

Tabela 5.2 – Resultados do tratamento de lixiviados por precipitação química (Fonte: Qasin e Chiang, 1994)

DQO afluente

(mg/L) DBO/DQO DQO/COT Sistema de tratamento Remoção DQO

(%) Dosagem

330 0,07 2,57 Cloração 33 65 ml/l de amostra

1.500 0,75 – Cloração com cálcio Ca(ClO)3 hipoclorídrico 8 8.000 mg/L

7.162 0,75 – Ozonização 37 4 h, 7.700 mg O3/L.h 4.800 0,66 2,73 Cloração 22 2.000 mg Cl2/L 139 0,04 2,10 Ozonização 22 4 h, 34 mg O3/L.h

1.250 – 2,90 Ozonização de elfuente de filtro anaeróbio 37 3 h, 600 mg O3/L.h

627 – 2,50 Ozonização de efluente de lagoa aerada 48 3 h, 400 mg O3/L.h

Tabela 5.2 – Resultados do tratamento de lixiviados por oxidação química (Fonte: Qasin e Chiang, 1994)

Outro processo físico-químico usado é lavagem de NH3, que consiste da passagem de bolhas de ar através de uma coluna de lixiviado de modo a reduzir a concentração de NH3, que passa da fase líquida (o lixiviado) para a fase gasosa (o ar). Para deslocar o equilíbrio da amônia em meio aquoso para a direita (N na forma de NH3), é necessário trazer o pH do



93lixiviado para próximo de 11, o que é usualmente feito pela adição de cal. As vantagens dos processos físico-químicos em geral incluem partida imediata, fácil automação, o fato de serem insensíveis aos efeitos da variação da temperatura e na maioria dos casos a simplicidade dos materiais e da planta. Em geral, no entanto estas vantagens perdem para as desvantagens: a grande quantidade de lodo gerados pela adição de floculantes, os elevados custos de implantação e operação da planta e dos produtos químicos. Como resultado, processos físico-químicos são normalmente usados somente para o pré-tratamento ou polimento de lixiviado para complementar tecnologias de degradação biológica. Assim, eles são especialmente úteis para tratamento de lixiviado de aterros velhos e para a eliminação de poluentes perigosos específicos em determinados sítios. Processos alternativas Além dos métodos de tratamento de lixiviados de aterros sanitários anteriormente descritos, muitos outros têm sido propostos e estudados, alguns dos quais serão abordados neste item.

Evaporação Quando a quantidade de lixiviado gerado é pequena podem ser usados métodos que produzem potencial de descarga zero. Um destes métodos é a evaporação. A evaporação natural ou solar requer grandes áreas e depende fundamentalmente das condições climáticas, como: temperatura, velocidade do vento, e umidade. Segundo Qasin e Chiang (1994) o tamanho de áreas para leito de evaporação pode ser reduzido usando a recirculação do lixiviado para o interior do aterro nas épocas de condições climáticas adversas. Neste caso, a recirculação funcionaria como armazenamento temporário do lixiviado no corpo de aterro. A evaporação de lixiviado é factível usando como fonte de energia a combustão do biogás do próprio aterro.

Aplicação no solo

Também considerado um método de tratamento com potencial de descarga zero de efluente, a aplicação no solo de águas residuárias domésticas é uma tecnologia de eficiência comprovada; propicia a reutilização de nutrientes e produz um efluente de alta qualidade. O tratamento no solo inclui o uso de plantas, da superfície do solo e da matriz do solo para remover os vários constituintes do lixiviado através de meios físicos, químicos e biológicos. Há três métodos básicos de aplicação no solo: irrigação a baixa taxa; infiltração rápida; e escoamento superficial. Outra alternativa de tratamento de lixiviados são as terras úmidas ou banhados (na língua inglesa denominados de wetlands), que são áreas de terra inundadas com profundidades não maiores que 0,6 m e que suportam o crescimento de plantas aquáticas. Esta vegetação serve como suporte de filmes de bactérias, ajuda na filtração e adsorsão dos constituintes do lixiviado, transfere oxigênio para a água, e controla o desenvolvimento de algas pela restrição à entrada da luz solar. Esta tecnologia é considerada, principalmente, para polimento de lixiviado pré-tratado.

Tratamento combinando com águas residuárias O tratamento combinado de lixiviado com esgoto doméstico em uma ETE (estação de tratamento de esgotos) já existente é um método bastante conveniente. São requisitos para tal: a capacidade de transporte até a ETE, a capacidade da estação em assimilar o lixiviado, a compatibilidade do processo com as características do lixiviado, e facilidade em lidar com



94o aumento na produção de lodo. Boyle e Ham (1974) demostraram que um lixiviado com DQO de 10.000 mg/L pode ser tratado com 5 % em volume sem alterar a qualidade do efluente final. Henry (1985) sugere que, quando possível, a adição de lixiviado a ETEs deveria ser o método de disposição preferido. Segundo o autor, estudos demonstraram que lixiviados altamente concentrados (DQO de 24.000 mg/L), quando combinados até 2 % em volume com águas residuárias municipais, não causaram alterações significativas na performance das estações de tratamento. A literatura apresenta vários aterros reais que utilizam o sistema combinado para tratamento de lixiviados (segundo Reichert, 1999): o aterro Fresh Kills, da cidade de Nova Iorque; o aterro Tohbu Fushitani, de Fukuoka, Japão; o aterro Bandeirantes, de São Paulo; o aterro da Extrema, de Porto Alegre; sendo também prática comum na Suécia.

Recirculação Um dos mais inovadores e aclamados métodos de tratamento de lixiviado é a circulação do lixiviado de elevada carga orgânica de volta ao aterro, de modo que ele possa percolar novamente pela massa de resíduos. A recirculação usa o aterro essencialmente como um grande digestor anaeróbio não controlado, que promove o efetivo tratamento anaeróbio do lixiviado. O fluxo da umidade através do aterro estimula a atividade microbiana, pois promove um melhor contato entre substratos insolúveis, nutrientes solúveis, e os microrganismos. Qasin e Chiang (1994) apresentam as principais vantagens da recirculação:

aceleração da estabilização dos resíduos no aterro; redução substancial nos componentes orgânicos do lixiviado; possível redução do volume devido a evapotranspiração; atrasa o início da necessidade de outro tipo de tratamento; redução dos custos de tratamento.

A técnica da recirculação só é propícia para aplicação em aterros onde o balanço hídrico é favorável, ou seja, onde a evapotranspiração é maior que a precipitação média anual (ou somente pode ser utilizada em certos períodos do ano em que isto ocorra). Além disso, outras questões ainda necessitam de um aprofundamento maior, como: a investigação do modo mais adequado de reinjeção do lixiviado no aterro (irrigação superficial ou subsuperficial); a possibilidade de colmatação dos sistemas de reinjeção; a necessidade de manter a uniformidade da umidade da massa de resíduos; o espaçamento físico dos sistemas de injeção, tanto vertical como horizontalmente; e o total de lixiviado a ser recirculado, e com que freqüência. A forte compactação que é imposta aos resíduos nos aterros modernos, e a retenção de umidade nas sacolas plásticas apenas parcialmente rasgadas durante a compactação, diminuindo a permeabilidade do aterro, também é um fator levantado pelo autor como limitante à utilização efetiva da recirculação. Embora a recirculação apresente benefícios quanto a uma considerável redução tanto de carga orgânica quanto do volume de lixiviado, o efluente final ainda não estará em condições de emissão nos cursos d´água receptores, pois ainda pode apresentar elevada DQO e principalmente, amônia. A recirculação deve, portanto ser considerada como o primeiro estágio de um processo de tratamento mais amplo. 5.4. Adequação e aplicabilidade dos diferentes métodos Em função da complexidade do problema de tratamento de lixiviado, o estabelecimento de recomendações gerais de validade universal é muito difícil. Todos os métodos apresentam vantagens e desvantagens inerentes em relação a certas facetas do problema. Nas tabelas



95as seguir são apresentadas a adequação e aplicabilidade dos diferentes métodos.

Matéria Orgânica

Processo de Tratamento Jovem < 5

anos

Médio 5 – 10 anos

Velho > 12 anos

Metais Ácidos Nitrogênio

Poluentes

Prioritários

Sólidos

Físico Evaporação natural Bom Bom Bom Bom Bom Bom Bom Bom Flotação NA NA NA Regular Regular NA Regular Bom Bolhas de ar NA NA NA NA Bom Bom Regular NA Filtração NA NA NA Bom NA NA Na Bom Membranas Bom Bom Bom Bom Regular Bom Bom Bom

Químico Coagulação/floculação Ruim Regular Ruim Bom NA Regular NA Bom Oxidação química Ruim Regular Regular NA Regular NA Bom NA Troca iônica Ruim Regular Regular Bom NA Regular NA Bom Carvão ativado Ruim Regular Bom NA Bom NA Bom NA

Biológico Crescimento aeróbio suspenso Bom Regular Ruim Bom Bom Regular Regular RegularAeróbio de leito fixo Bom Regular Ruim Bom Bom Regular Regular RegularCrescimento anaeróbio

suspenso Bom Regular Ruim Bom Bom Regular Regular Regular

Anaeróbio de leito fixo Bom Regular Ruim Bom Bom Regular Regular RegularNA: não aplicável

Tabela 5.3 – Comparação da performance dos vários processos de tratamento de lixiviado (Fonte: Reichert, 1999)

Tratamento Combinado em ETE Recirculação Lagoa de

estabilização Aeróbio Abnaeróbio Físico-químico

Temperatura E Α + + + + Α média M Α Α + Α + Α B Α Α – – – Α Precipitação E Α – – Α Α Α M Α – – Α Α Α B Α + + Α Α Α Vazão de E – Α Α Α – – lixiviado M – Α Α Α Α Α B + + + Α Α Α Concentração E – + Α – + – do lixiviado M Α Α + Α + – B + Α + + Α + Idade do V + Α – – – + aterro J – + + + + Α Área E Α Α + + Α Α disponível M Α Α Α Α + + B + Α – – + +

Obs.: E: elevado; M: médio; B: baixo; /// V: velho, J: jovem; /// +: favorável; Α: indiferente; –: desfavorável.

Tabela 5.4 – Adequação de tratamentos em função de características específicas (Fonte: Reichert, 1999)

5.5. Proposta de dimensionamento Como visto no item anterior deste capítulo há vários processos e sistemas que podem ser utilizados para tratamento de lixiviados, e a escolha do processo, ou dos processos em seqüência não é uma tarefa fácil. Apresentamos, na seqüência uma proposta de dimensionamento de três tipos de tratamento muito utilizados nos aterro brasileiros:



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filtro anaeróbio de leito fixo; filtro biológico aeróbio; lagoas de maturação.

Filtro anaeróbio de leito fixo Os filtros anaeróbios construídos com brita 3 ou 4 são responsáveis basicamente pela remoção de matéria orgânica particulada ou dissolvida, em ambientes sem a presença de oxigênio livre. Ainda há muito a pesquisar sobre a melhor forma de dimensionamento destes filtros anaeróbio, mas estudos feitos por Fernandes et al. (2006) apontam que as eficiências de remoção de cargas orgânicas são maiores para lixiviados de aterros novos do que de aterros velhos. Fleck (2003), em um estudo piloto com lixiviado real, concluiu que a eficiência de remoção de DBO para filtro anaeróbio é função do tempo de detenção hidráulica. Os estudos feitos pelo autor mostram uma redução de 50 e 70 %da DBO para tempos de detenção de 10 e 20 dias, respectivamente. Fernandes et al. (2006) apontam valores muito semelhantes que os encontrados por Fleck (2003) para lixiviados novos; já para lixiviados de aterros velhos, as eficiências foram da ordem 10 e 30 % respectivamente para 10 e 20 dias de detenção, com cerca de 50 % de redução da BDO para 30 dias. Importante colocar que estes resultados são preliminares e devem ser usados com extremo cuidado e restrição para fins de dimensionamento. Sugere-se que uma eficiência média de 50 % de redução de DBO possa ser utilizada para dimensionamento, sendo que os tempos de detenção hidráulica devem ser elevados, na ordem de 10 a 20 dias, no mínimo. Esses tempos elevados implicam em volumes maiores de filtro. O volume do filtro anaeróbio é dado a partir da vazão e do tempo de detenção adotado:

tQV ×= (5.1) No aterro sanitário da Extrema, em Porto Alegre, foi construído um filtro anaeróbio na base do aterro, no patamar de cotas mais baixas. O filtro tem 40 cm de altura e cerca de um hectare de área, e um tempo de detenção hidráulica de 30 dias. As eficiências de remoção de BDO são da faixa de 70 a 80 % (Reichert e Cotrim, 2000a; e Reichert e Cotrim, 2000b). Este tipo de solução de construção do filtro parece ser uma solução interessante, principalmente quando não se dispõe de grandes áreas para o sistema de tratamento. Filtro biológico aeróbio No filtro biológico aeróbio o lixiviado passa por um meio poroso normalmente constituído por brita 3, onde na presença de ar atmosférico o líquido entra em contato com as bactérias aderidas ao meio suporte (brita). Em geral o dimensionamento destes sistemas é feito com base na taxa de aplicação hidráulica ou carga volumétrica. As cargas aplicadas variam de 0,2 a 1,8 kg DBO / m3.d. O volume do filtro é dado por:



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LaSxQ

V 0= (5.1)

onde: V = volume do filtro (m3);

Q = vazão média afluente (m3/d); So = DBOentrada (kg/m3); La = carga volumétria ou taxa de aplicação (kg DBO / m3.d).

A profundidade dos filtros é variada, sendo que no tratamento de esgotos o usual é profundidades de 0,9 a 2,4 m. Adotando-se uma altura de projeto, calcula-se a área necessária e as dimensões do filtro. Eficiência de remoção de DBO é:

Vw

E⋅+

=443,01

1 (5.1)

onde: E = eficiência de remoção de DBO;

w = carga orgânica aplicada (kg DBO/d); V = volume do filtro (m3).

Lagos de maturação

Dimensionamento da lagoa anaeróbia A lagoa anaeróbia tem menor volume e maior profundidade. Sua eficiência na remoção de DBO é de 40% a 50%. A DBO remanescente é removida na lagoa facultativa. A taxa de aplicação volumétrica Lv é função da temperatura do ar e varia entre 0,1 a 0,3 kg.DBO5/m3.d. Quanto maiores as temperaturas maiores as taxas que podem ser usadas no projeto. Conhecida a vazão de lixiviados a adotar, e a sua concentração em termos de DBO, pode-se calcular a carga de DBO alfuente à lagoa anaeróbia:

10000SxQ

L = (5.1)

onde: L = carga afluente de DBO (kg DBO/d);

Q = vazão média afluente (m3/d); So = DBOentrada (mg/L).

A seguir calcula-se o volume, como:

vLLV = (5.2)

onde: V = volume da lagoa anaeróbia (m3);

L = carga de DBO aplicada (kg DBO/d); Lv = taxa de aplicação volumétrica (kg.DBO5/m3.d).

O tempo de detenção hidráulica t (em dias) é calculado como segue:



98

QVt = (5.3)

A profundidade h das lagoas anaeróbias varia de 3 a 5 m. Adotando-se uma profundidade de projeto, calcula-se a área A necessária para a lagoa:

hVA = (5.4)

As dimensões adotadas são tais que a lagoa tenha relação comprimento/largura de 1:1 (quadrada) ou 2:1 (retangular). Assim, conhecida a área e definida a relação de dimensões, calcula-se a largura e o comprimento da lagoa anaeróbia. A eficiência E das lagoas anaeróbias é da ordem de 50 %. Assim, calcula-se a DBO efluente S:

1000

0 xS

SSE

−= (3.5)

Dimensionamento da lagoa facultativa A lagoa facultativa tem pouca profundidade e grande área. A DBO solúvel é particulada e estabilizada aerobiamente por bactérias dispersas no meio liquido e a DBO suspensa tende a sedimentar, sendo estabilizada anaerobiamente por bactérias no fundo da lagoa. O oxigênio requerido pelas bactérias aeróbias é fornecido pelas algas, através da fotossíntese. A seguir temos a seqüência de cálculo do dimensionamento da lagoa facultativa. Carga afluente à lagoa facultativa é dada por:

10000QxS

L = (3.6)

onde: L = carga afluente de DBO (kg DBO/d);

Q = vazão média afluente (m3/d); So = DBOentrada (mg/L) (= DBOefluente da lagoa anaeróbia).

Valores de Ls: Regiões de inverno quente e elevada insolação: Ls = 240 a 350 kg DBO/ha.d Regiões de inverno e insolação moderados: Ls = 120 a 240 kg DBO/ha.d Regiões com inverno frio e baixa insolação: Ls = 100 a 180 kg DBO/ha.d Área requerida é dada por:

sLLA = (3.7)

onde: A = várea da lagoa facultativa (ha);

L = carga de DBO aplicada (kg DBO/d); Ls = taxa de aplicação superficial (kg.DBO5/ha.d).



99A profundidade h da lagoa de facultativas para tratamento de esgotos varia de 1.0 a 2,0 m. No caso de lixiviados, que têm concentrações muito mais elevadas que os esgotos domésticos, e de modo a partir a entrada de luz solar nas lagoas, sugere-se que sejam utilizadas alturas menores, na ordem de 0,6 a 1,2 m. Adotando-se uma altura h calcula-se o volume V pela equação seguinte:

hAV ⋅= (3.8) Conhecido o volume V da lagoa facultativa, o tempo de detenção hidráulica é dado pela equação 5.3. A dimensões da lagoa facultativa variam de 2,5:1 até 4:1 (comprimento/largura). A BDO efluente é dada por:

).1(0

tkS

Se += (3.9)

onde: Se = DBOsaída (mg/L);

So = DBOentrada (mg/L); t = tempo de detenção hidráulica (d); k = coeficiente cinético (0,1 a 0,35 d-1).

Por fim calcula-se a eficiência E de remoção de DBO:

0

0 )(S

SSE e−= (3.10)

Dimensionamento da lagoa de maturação Com o objetivo de dar maior segurança ao sistema de tratamento de lixiviados, podem ser adotadas uma ou mais lagoas de maturação em série, que tem por objetivo remover os nutrientes e complementar a remoção da carga orgânica. Esta lagoa de maturação para tratamento de lixiviados pode ser dimensionada como lagoa facultativa, porem com uma taxa de aplicação superficial na ordem 100 kg.DBO/ha.d. 5.6. Para não esquecer /dica importante

5.7. Exercício dimensionamento sistema de tratamento Faça o dimensionamento de um sistema de tratamento de lixiviados composto por um filtro anaeróbio de brita, um filtro biológico, e um sistema de lagoas anaeróbia e facultativa (todo o sistema em série, nesta ordem). Dados: Q = 0,95 L/s e DBO = 7.000 mg/L

Todas as técnicas de tratamento de esgotos domésticos podem ser aplicadas ao tratamento de lixiviados de aterros sanitários.

Lembre-se, entretanto, que os parâmetros de projeto e as eficiências alcançadas não são as mesmas.

Capítulo 6: Monitoramento


100 6. MONITORAMENTO 6.1. Importância e objetivos A implantação e operação de um aterro sanitário deverá ser acompanhada de um plano de monitoramento, cujos objetivos serão:

avaliação da eficiência da obra de engenharia no sentido da proteção dos recursos naturais do entorno do sítio, detectar e determinar o grau dos impactos ambientais, caso existam e, nesse caso, exercer as medidas corretivas que se façam necessárias (Monitoramento Ambiental); verificar a eficiência do processo de biodegradação dos resíduos sólidos em função do tempo, prever e detectar possíveis efeitos adversos à sua manutenção, tomar as medidas preventivas e corretivas para o bom andamento do mesmo e buscar a otimização dos fatores intervenientes (Monitoramento Operacional); avaliar continuamente a eficiência das unidades constituintes da Estação de Tratamento de Lixiviados (Monitoramento Operacional); verificar o potencial de aproveitamento energético do biogás gerado no aterro (Monitoramento Operacional).

Neste sentido, os resultados do monitoramento das águas de superfície e do lençol freático do entorno da área de aterramento de resíduos sólidos, bem como os provenientes do monitoramento dos líquidos percolados do aterro, em suas diferentes fases de tratamento e dos gases produzidos pela digestão anaeróbia dos resíduos sólidos serão avaliados à luz do conhecimento científico atual e comparados com os padrões para avaliação da qualidade dos recursos hídricos e para a avaliação da eficiência dos processos biológicos, químicos e físicos de estabilização dos resíduos sólidos e líquidos. O monitoramento ambiental objetiva verificar se as obras de drenagem e impermeabilização cumprem com a função de isolar o entorno do aterro dos resíduos e efluentes com potencial poluidor. O veículo da dispersão dos poluentes por excelência é a água. Portanto excluir a possibilidade do contato das águas de superfície e do lençol freático com resíduos sólidos, lixiviados e biogás é a função primordial dos trabalhos de engenharia. Neste sentido a análise de amostras de águas de superfície do entorno do aterro e de águas do lençol freático captadas no perímetro da área de aterramento, fazendo-se o comparativo entre as características das águas de montante e jusante e a análise de parâmetros que tipicamente indicam a presença de contaminação por líquidos percolados de aterro cumprem o papel de verificar se a obra de engenharia cumpre sua função primordial de proteção do ambiente do entorno. Em todos os casos, tanto no monitoramento ambiental como no operacional, os parâmetros a serem monitorados serão propostos pelo projetista e avaliados e confirmados pelo órgão de controle ambiental no momento na análise e emissão da licença de instalação – LI – do aterro. O órgão ambiental poderá aceitar a proposição do projetista ou exigir a inclusões de novos parâmetros a serem analisados ou a adoção de periodicidades de coleta e análise de amostras diversas das propostas. Na seqüência apresenta-se uma sugestão mínima de parâmetros e periodicidades de amostragem para um aterro de médio porte. Tanto a amostragem quanto a preservação e análise das amostras deverão seguir padronização aplicável.



1016.2. Monitoramento dos líquidos (lixiviado, águas superficiais e subsuperficiais) Os pontos de monitoramento de lixiviados devem estar devidamente identificados em planta. A localização dos mesmos deverá ser, preferencialmente, nas caixas de inspeção localizadas na saída do dreno do aterro e entre as diversas etapas ou unidades do sistema de tratamento adotado; além, é claro, de um ponto na emissão final do efluente. Os parâmetros selecionados para o monitoramento de cada ponto devem cumprir quatro requisitos básicos:

permitir a avaliação da eficiência da unidade de que é efluente; permitir a avaliação da eficiência a ser requerida na unidade subseqüente; verificar as concentrações dos compostos e propriedades físico-químicas que podem influenciar a eficiência das unidades de tratamento subseqüentes, permitindo que se façam as intervenções necessárias à otimização do meio de tal unidade; no caso do efluente final, verificar se estão atendidos os padrões para lançamentos do efluente em um corpo hídrico.

A periodicidade do monitoramento dos efluentes do aterro e das unidades de tratamento obedecerá às necessidades operacionais do sistema. O ponto de lançamento final do efluente tratado deverá ser monitorado para avaliação do efluente final que será lançado no corpo hídrico. Estes resultados de análises deste ponto deverão ser periodicamente enviados ao órgão de controle ambiental, para fins de comparação com os limites máximos de emissão de efluentes líquidos de acordo com a legislação de emissão de efluentes líquidos vigente. Os parâmetros propostos para o monitoramento das águas superficiais foram escolhidos em função de melhor e mais rapidamente representarem as condições sanitárias e a presença de contaminação por lixiviados de aterros nessas águas. As águas superficiais deverão ser coletadas em dois pontos: ambos próximos ao local de lançamento dos efluentes líquidos tratados, sendo um à jusante do lançamento e outro à montante. As águas de lençol freático deverão ser coletadas em piezômetros construídos ao longo do perímetro do sítio, sendo, no mínimo 3 piezômetros à jusante e um à montante, considerando o fluxo preferencial do lençol freático. Os parâmetros propostos para o monitoramento das águas de lençol freático, da mesma maneira do que os parâmetros de monitoramento de águas superficiais, devem se constituir nos melhores indicadores da qualidade dessas águas e, sobretudo, nos indicadores mais precisos e rápidos de eventuais contaminações com lixiviados de aterros. Na tabela 6.1 é apresentado uma proposta de periodicidade de coleta e análise, bem como dos parâmetros a serem analisados para as águas superficiais, águas subterrâneas ou subsuperficiais, lixiviados nas unidades de tratamento, e lixiviado no ponto de emissão final pós-tratamento. Estes parâmetros e periodicidades são sugestivos, devendo a definição final ser feita conjuntamente com projetista, empreendedor e órgão de controle ambiental, tendo como base o porte do aterro e o grau de fragilidade da área de implantação do mesmo.



102

Meio Periodicidade Parâmetros

Águas superficiais Bimestral Temp; DQO; Condutividade; OD; pH; NH4

+; NO3; Fe; Mn; Cl

Bimestral Nível de água; Temp; pH; Condutividade; OD; NH4

+; Cl Águas subterrâneas (subsuperficiais) Quadrimensal Como bimestral mais: Mg; Fe; Mn;

Cd; Cr; Cu; Ni; Pb; Zn Semanal Vazão; Temp; pH

Mensal (reduz para trimestral quando condições estáveis se verificarem)

Como semanal mais: DQO; DBO;NH4

+; Cl

Trimestral Como trimestral mais: SO4; alcalinidade, Na; K

Emissão final de lixiviados tratados

Semestral (reduz para anual quando condições estáveis se verificarem)

Como trimestral mais: Fe; Mn; Cd; Cr; Cu; Ni; Pb; Zn

Mensal Vazão; pH; DBO Trimestral (reduz para anual quando condições estáveis se verificarem)

Como mensal mais: Cl, NH4+; SO4;

DQO; DBO; Na; K; Mg Lixiviados nas unidades de tratamento Anual Como trimestral mais: Fe; Mn; Cd;

Cr; Cu; Ni; Pb; Zn Semestral (reduz para anual quando condições estáveis se verificarem) CH4; CO2; N2; O2 Gases

Anual CH4; CO2; N2; O2 Semestral (reduz para anual quando condições estáveis se verificarem) pH; Umidade; STV; ST Resíduos aterrados

Anual pH; Umidade; STV; ST

Tabela 6.1 – Plano sugestivo de monitoramento de líquidos, gases e resíduos aterrados Valores naturais ou “brancos” devem ser estabelecidos para todos os parâmetros de águas (superficiais e subsuperficiais). Estes valores devem preferencialmente ser definidos antes do início da operação do aterro. Por uma questão de representatividade estatística, o valor natural deve ser estabelecido a partir de pelos menos quatro amostragens realizadas em intervalos de três meses (ou seja, um ano antes do início da operação). 6.3. Descrição do piezômetro e métodos construtivos Os piezômetros deverão ser construídos conforme critérios estabelecidos pelo projeto de norma da ABNT NBR 13895/1997 "Construção de poços de monitoramento e amostragem”. Os poços deverão ser perfurados em tempo seco. O poço deverá ser perfurado com um diâmetro de 8" e com uma profundidade a ser estabelecida pelo nível de água encontrado, devendo abranger toda a coluna de material saturado e, se muito profunda, devendo estender-se até 2 metros abaixo do topo do nível de água. Todos os furos deverão ser revestidos com tubos de PVC rígido ou tubos geomecânicos de diâmetro de 4" para a introdução de amostrador. O filtro do piezômetro será constituído por PVC rígido e ranhurado com a finalidade de permitir a entrada das águas freáticas dentro do poço. O comprimento da parte ranhurada do filtro deverá ser de no mínimo 50% da extensão da zona saturada, porém não podendo ser inferior a 50 cm. As ranhuras do tubo deverão ser de 2 a 3 cm vazadas e espaçadas em 1 cm. Os seus comprimentos deverão ser um pouco menores do que a metade da circunferência da seção transversal do tubo. A parte externa do filtro deverá ser envolvida por uma manta sintética de geotêxtil (OP-40) em toda a parte ranhurada, cujo objetivo é evitar a interferência dos sólidos finos carreados pelo sub-solo nas análises. A ponta final do piezômetro deverá ser vedada com um tampão



103fixo e sem ranhuras. Este tampão localizar-se-á a 20 cm do fundo do furo. O fundo do furo deverá ser revestido com uma camada de 20 cm de areia grossa isenta de impurezas. Devendo o tubo ter o comprimento suficiente para ficar 30 cm acima da superfície. O tubo de PVC rígido deverá ser instalado no centro do tubo e em seguida ser adicionado o pré-filtro entre as paredes do tubo e do furo. O pré-filtro será constituído de areia grossa lavada de grãos quartzosos ou pedriscos de quartzo (inertes). O pré-filtro deverá preencher os vazios do furo. É importante, portanto, frisar que a areia deverá ser colocada em camadas de 20 cm, ocupando toda a altura da camada saturada e no máximo mais 30 cm. Com o objetivo de constituir um selo cuja finalidade impedir a infiltração de águas, será colocado material argiloso (de preferência argila bentonítica) no espaço anular e com o solo da perfuração. A fim de evitar a infiltração de águas superficiais no furo e melhorar as condições de fixação do tubo, deverá ser efetuada uma proteção nos 50 cm finais do tubo com argamassa de cimento e areia preenchendo o restante do espaço anular. Na superfície deverá ser confeccionado um piso de cimento com 5 cm de espessura e 30 cm de largura. Na extremidade superior do tubo será colocado um tampão removível e rosqueado com um orifício em sua lateral, efetuando assim um respiro e, conseqüentemente evitando diferenças de pressão e deslocamento do tubo. O piezômetro deverá ser protegido por uma caixa de alvenaria com tampa e trancada, permitindo o acesso somente de pessoas autorizadas. Após construído o piezômetro, deve-se fazer o preparo para o monitoramento. Tal preparo consiste em esgotar o poço tantas vezes quanto for necessário até obter-se água com turbidez menor ou igual a 5 N.T.U.. 6.4. Monitoramento de biogás As concentrações relativas de metano, nitrogênio, gás carbônico e oxigênio indicam, além do potencial energético do biogás, o estágio de estabilização em que se encontram os resíduos sólidos, ou, em certos casos, a paralisação da metanogênese por algum efeito tóxico ou de inibição. Em aterros de pequeno e médio porte do aterro, não é muito comum o monitoramento regular dos gases gerados. Se houver interesse por parte da prefeitura em monitorar os gases, no mínimo os parâmetros acima devem ser analisados (ver tabela 6.1). 6.5. Monitoramento geotécnico Um aterro sanitário, mesmo bem compactado, sofre adensamentos da ordem de 20 a 30 %. Aterros mal ou pouco compactados podem atingir até 50 % de recalque em relação a sua altura inicial. Estes recalques ou adensamentos são causados por dois fatores básicos: a diminuição dos vazios e assentamento residual dos materiais altamente deformáveis, devido ao peso próprio e das camadas superiores; e devido à fluência e à decomposição da matéria orgânica. Estes recalques causam tanto movimentos verticais quanto horizontais do aterro, ou seja, como se costuma dizer, “o aterro caminha”. Estas movimentações podem ser claramente visualizadas na figura 3.24. Com o objetivo de monitorar os recalques, os deslocamentos horizontais e o comportamento do maciço do aterro sanitário com um todo, deverá ser prevista a instalação de placas de recalques e marcos de superfície. Placas de recalque As placas de recalque são dispositivos instalados no interior do aterro, entre camadas, que permitem o acompanhamento dos recalques por adensamento do aterro. Estes dispositivos



104têm as seguintes características:

são instaladas no interior do maciço do aterro sanitário, em pontos estratégicos; são confeccionadas em material resistente à corrosão, com dimensões de 0,6 x 0,6 m e hastes de 2” de diâmetro; para permitir liberdade de movimentação da placa, a haste vertical deve ser protegida com tubo de PVC rígido; as leituras periódicas deverão ser realizadas por nivelamento geométrico de precisão; utilizando referências de níveis localizados em terreno indeformável fora da área útil do aterro.

Marcos de superfície Os marcos superficiais são instalados na camada de cobertura final do aterro após a conclusão do mesmo, e têm o objetivo de medir os recalques e deformações horizontais. Os marcos podem ser confeccionados em formato piramidal, utilizando concreto simples, e instalados firmemente na superfície do aterro. As leituras periódicas deverão ser feitas de maneira análoga às das placas de recalque. 6.6. Para não esquecer /dicas importantes

Devem ser instalados no mínimo dois pontos de monitoramento de águas superficiais: um a montante e outro a jusante do ponto de lançamento do

efluente líquido tratado no curso d’água. A distância do ponto de montante ao ponto de lançamento deve ser tal

que este não sofre influência do efluente (por advecção ou difusão) e que não haja outras fontes pontuais ou difusas que cheguem ao curso d’água.

Os pontos de monitoramento de águas subterrâneas devem ter amostras coletadas e analisadas antes do início da operação do aterro (no mínimo

4 amostras em um ano). Isto mostrará se há contaminação antes da instalação do aterro.

PORQUE, DEPOIS DO ATERRO ENTRAR EM OPERAÇÃO, TUDO DE RUIM QUE ACONTECER NA REGIÃO SERÁ CULPA DO ATERRO!

Capítulo 7: Encerramento e Pós-Fechamento


105 7. ENCERRAMENTO E PÓS-FECHAMENTO 7.1. Importância e objetivos A vida útil do aterro sanitário chega ao fim quando é alcançado o volume previsto de resíduos a serem dispostos no local; ou, em outras palavras, quando o último caminhão coletor efetuar a sua última descarga. Com isto o aterro terá a sua operação diária encerrada, mas ainda necessitará de cuidados posteriores. Os cuidados de encerramento e pós-fechamento (uma espécie de “aposentadoria ou seguro de terceira idade”) devem considerar que um aterro pode gerar efluentes com potencial impacto ambiental por um período de 20 a 50 anos, ou mais. Infelizmente, os aterros sanitários não podem ser construídos para comportar-se exatamente da maneira como foram concebidos ou projetados. Recalques não previstos, debilidades na qualidade de construção, e a natureza por ela mesma irão comprometer, invariavelmente, numa maior ou menor extensão, os sistemas de proteção ambiental concebidos e construídos no projeto. Portanto, será necessário instituir programas de inspeção e monitoramento e fazer qualquer manutenção ou reparo necessário no local. Nos aterros projetados sem o uso de geomembrana na camada de cobertura final, o lixiviado continuará a ser gerado na mesma proporção que as águas da chuva precipitarem e infiltrarem pela superfície do aterro. Será, portanto, necessário manter e operar os sistemas de drenagem e de tratamento de lixiviados até que o efluente atinja naturalmente os padrões para emissão direta nos recursos hídricos superficiais ou subsuperficiais. 7.2. Decisões fundamentais O plano de encerramento deve ser parte constituinte do projeto executivo do aterro. Quando as atividades de operação do aterro chegam o ponto onde as primeiras etapas ou áreas atingem suas cotas ou alturas finais, será apropriado ao operador ou gerente do aterro considerar o seguinte:

Depois de tantos anos, o plano de encerramento ainda é aplicável? No intervalo de tempo transcorrido, a legislação ambiental específica pode ter evoluído, planos de uso do solo podem ter mudado; e o uso pós-fechamento inicialmente previsto pode não mais ser apropriado. A disponibilidade de material para cobertura final pode ter sofrido alteração pelo uso excessivo ou a menos de material para cobertura diária ou intermediária. Neste ponto, o plano de encerramento e uso futuro deverá ser revisto com especial consideração sobre os recursos e os custos implicados. Neste mesmo momento, estarão sendo tomadas simultaneamente as medidas para a preparação do próximo aterro sanitário, que irá competir com o sítio atual por recursos e dinheiro. Isto leva naturalmente a uma segunda questão fundamental:

Por quanto tempo deveria, e a que custo, pode um programa de pós-fechamento ser sustentado?

Restrições orçamentárias podem levar ao gerente de disposição de resíduos a considerar limitar não somente a duração do programa de pós-fechamento, como também o seu escopo ou alcance. Neste caso alguns aspectos do plano necessitam ser priorizados pelo gerente. O que é melhor, por exemplo, manter a integridade da camada de cobertura final,



106ou gastar o orçamento em análises laboratoriais e no monitoramento das águas subterrâneas? Deverá ser dada preferência ao preenchimento de pequenas falhas e rachaduras na cobertura ou ao reparo do sistema de drenagem das águas das chuvas nos taludes do aterro? Estas e outras questões serão aqui discutidas. 7.3. Princípios gerais Planos de restauração de áreas de aterro devem considerar os seguintes aspectos:

o tipo de cobertura final para o aterro finalizado; a drenagem do lixiviado do aterro para evitar contaminação das águas; os tipos de monitoramento de águas superficiais e subterrâneas que serão feitos; as novas obras e manutenção necessárias para continuar mantendo a água superficial longe do depósito dos resíduos; os métodos de controle de erosão da cobertura final; as opções existentes para manter, ou instalar, os sistemas de coleta e tratamento de gases e lixiviados; as condicionantes necessárias para manter a integridade de longo-prazo da cobertura final, para controlar os recalques e fazer a revegetação; os meios de restringir o acesso ao sítio após o fechamento e a cobertura; os usos futuros potenciais da área.

7.4. Camada de cobertura final O objetivo primeiro da camada de cobertura final e isolar os resíduos sólidos do ambiente, e minimizar a infiltração de água da chuva e outras águas superficiais para dentro do aterro. O dimensionamento e a construção desta camada já foram detalhados nos capítulos 3 e 4 deste Manual. A camada superior deve ser suficiente flexível para se acomodar aos deslocamentos verticais e horizontais que fatalmente ocorrerão no aterro. Quando os taludes de drenagem são suaves, a adoção de largos canais revestidos em grama será adequada. Em declividades mais acentuadas, com risco de erosão, pode ser necessária a adoção de drenagem em espinha-de-peixe. Deve-se evitar o uso de tubulação de concreto para a drenagem pluvial dos taludes uma vez que eles podem levar a arraste de material de cobertura adjacente em caso de recalques diferenciais. Estruturas de dissipação de energia (como as escadas) podem ser utilizadas; assim como o revestimento com gabiões (tela + brita) que têm alta rugosidade e diminuem a velocidade de escoamento. Falhas no sistema de drenagem superficial (pluvial) são a principal causa do aumento da geração de lixiviados em aterros encerrados. Uma cuidadosa atenção no projeto destes sistemas, adotando elementos de drenagem de baixa ou fácil manutenção (p.ex., canais, caixas de passagens, e caixas de inspeção), resultará na melhor relação custo-benefício de longo prazo (Rushbrook e Pugh, 1999). 7.5. Usos futuros Usos futuros potenciais de aterros sanitários encerrados incluem os seguintes (Rushbrook e Pugh, 1999):

agricultura (solo arável, pastagem); florestamento (madeira, cercas verdes, reserva natural); paisagismo (espaço aberto, zonas de transição); recreação (parques, praças, complexo esportivos, trilhas, campos de golfe);



107 habitação (estacionamento de trailers, jardins, praças, assentamentos de baixa renda (sic)); industrial (depósitos descobertos, estacionamentos, indústrias).

Entre as principais restrições à ocupação de áreas que foram aterros sanitários anteriormente, mesmo após vários anos após o fechamento do aterro, citam-se:

baixa capacidade de carga; recalques significativos (especialmente os recalques diferenciais); a presença de gases combustíveis e potencialmente explosivos; a corrosividade ao concreto e ao aço dos produtos da decomposição dos resíduos, e a variada composição bioquímica do interior do aterro.

Adicionalmente aos fatores acima colocados, agregamos mais um que resulta em dificuldade de definição da forma de uso futuro: o greide ou a topografia final do aterro. Tomando por exemplo a figura 7.1, que representa a seção transversal típica de um aterro sanitário concluído, adotando a geometria de taludes e bermas; pode-se notar que este tipo de configuração do terreno resulta em grandes restrições para a maioria dos usos potenciais acima apontados.

Figura 7.1 – Seção transversal final típica de um aterro sanitário

(Desenho gentilmente cedido por Eng. Marcelo Hoffmann) De acordo com (Rushbrook e Pugh, 1999) os usos futuros dos aterros sanitários podem ser divididos em três categorias gerais: espaços abertos e de recreação; agricultura; e desenvolvimento urbano. Espaços abertos e recreação Esta é sem dúvidas de longe a que parece ser a forma mais indicada de uso futuro de sítios de aterros sanitários. Os tipos de usos podem ser para a prática de esportes locais (como campos de futebol), ao passo que parques e espaços mais abertos poderão ser de interesse de um número maior de pessoas, e uma área verde, com trabalho paisagístico de implantação de gramados, arbustos e árvores, pode trazer benefícios para a comunidade. Adicionalmente, este tipo de uso não implica na construção de grandes estruturas no local, apenas pequenas e leves construções, como prédios administrativos e sanitários públicos. Estas pequenas construções devem ser, no entanto, construídas de modo a evitar o acumulo e biogás na base ou no interior das mesmas e devem resistir aos recalques diferenciais. Agricultura Aterros concluídos podem ser utilizados para pastagens ou plantações (de grãos, frutíferas,



108lenhosas, viveiros de mudas, etc.). Em ambos os casos a camada de cobertura deve ter espessura suficiente de modo a garantir que as raízes não entrem em contato com os resíduos dispostos. Na realidade, sugere-se que as raízes cheguem no máximo até a camada de argila da cobertura final (para isso faz-se necessário a colocação de uma camada mais espessa de solo nos locais do aterro onde se pretende fazer a plantação). Este contato das raízes seria um fator limitante ao crescimento dos vegetais, mas também seria uma via de introdução de substâncias nocivas na cadeia alimentar e no meio ambiente. Outro aspecto negativo seria um aumento da infiltração de água da chuva (e fuga de biogás) pela camada superior devido aos caminhos preferenciais causados pelo enraizamento. Exemplos de profundidades de raízes são:

gramíneas – 0,3 m ou mais para algumas espécies; cereais – até um 1 m; hortigranjeiros de raiz (tubérculos) – acima de 1 m; árvores com sistema radicular radial – 1 a 2 m; árvores com sistema radicular axial ou pivotante – até 4 m.

Desenvolvimento urbano O uso de aterros sanitários encerrados como locais para construção, e particularmente para o desenvolvimento urbano, de maneira geral deveria ser desencorajado devido às muitas e severas restrições. Estas incluem provável movimento de gases, corrosão do concreto, baixa capacidade de carga, e recalques diferencias associados à construção e utilização das estruturas implantadas sobre o aterro. Em nossas cidades, devido à pressão imobiliária, e à proximidade de aterros antigos (muitos deles que foram disposição a céu aberto) dos centros urbanos, muitos desses locais foram utilizados para implantação de prédios comerciais ou mesmo prédios de apartamentos, como foi o caso em Porto Alegre no final da década de 1980 (Trindade e Figueiredo, 1982). Quando se construir habitações ou outras estruturas em um aterro encerrado, o único recurso será adotar medidas extremas de precaução para amenizar ou eliminar os efeitos nocivos acima citados. 7.6. Cuidados pós-fechamento Os principais aspectos a serem acompanhados e monitorados no período de pós-fechamento do aterro sanitário são:

controle de erosão (inclui a manutenção do sistema de drenagem superficial/pluvial); acompanhamento dos recalques e possíveis deformações; monitoramento das águas subsuperficiais; drenagem, tratamento e monitoramento dos gases e lixiviados; dados meteorológicos; observação das condições da vegetação e presença de vetores e odores.

7.7. Encerramento do aterro Os seguintes procedimentos são tipicamente propostos para o encerramento de aterros:

cobrir todo o resíduo; permitir tempo suficiente para o adensamento de qualquer depósito recente de resíduos. Embora a velocidade de adensamento varie, o maior grau de adensamento ou recalque irá ocorrer nos primeiros 3 a 5 anos após a disposição da camada de resíduos. Deverá ser dado o tempo suficiente para que a maior parte do adensamento ocorra (inclusive antes de colocar a camada de cobertura final com argila). Já no projeto inicial, ou agora no plano de encerramento, o greide do aterro



109poderá ser refeito considerando os futuros recalques. colocar a camada de cobertura final de acordo com o estabelecido no projeto; implantar declividades da cobertura final entre 3 a 5 %. Quando declividade maiores que 5 % forem utilizadas deverão ser implantados sistemas de controle de erosão e de velocidade de drenagem; implantar um sistema permanente de drenagem pluvial sobre o aterro. Como os recalques vão continuar com o tempo, esse sistema deve ser suficientemente flexível para se acomodar esses recalques diferenciais da massa de resíduos no aterro; verificação do controle de erosão e geração de sedimentos fazendo as modificações de acordo com qualquer alteração das declividades; desmontar estruturas temporárias (p.ex., construções na área) e área de recebimento de resíduos que não serão mais necessárias para uso pós-fechamento do aterro; aplicar a cobertura vegetal dos taludes, de acordo com espécies de fácil crescimento na região, de preferência, gramíneas; fazer uma tabela/cronograma com um plano de inspeção de modo a assegurar que os seguintes aspectos sejam inspecionados a intervalos regulares apropriados:

recalques, integridade da camada de cobertura, e necessidade de refazer o greide: sistemas de controle de erosão e sedimentação; controle de gases e lixiviados; medidas de prevenção de vandalismo e entrada de pessoas não autorizadas; vegetação; cercamento; sistemas de monitoramento.

7.8. Para discutir 1. Considerando os três perfis de aterro sanitário concluído abaixo, discuta as

possibilidades de uso futuro para as áreas.

2. Aponte as premissas de projeto, de operação e de encerramento de um aterro para que o

mesmo seja usado no futuro como área de recreação (parque ou praça).

(a) (b) (c)

Capítulo 8: Referências Bibliográficas


110 8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. 1984. Determinação do limite de

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manual aterro sanitário - 2007- geraldo reichert.pdf

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