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11/03/2012

1

IMPLANTAÇÃO E MONITORAMENTO DE ATERROS SANITÁRIOS EXPERIMENTAIS EM DIFERENTES

ESCALAS

Gustavo Ferreira Simões, DSc

Professor Associado

Universidade Federal de Minas Gerais

Programa de Pós-Graduação em Geotecnia e Transportes

Programa de Pós-Graduação em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos

Mecânica dos Resíduos

Estudo do comportamento dos sistemas de disposição de

resíduos durante a operação e após o fechamento, incluindo

todos os seus componentes (revestimento, cobertura,

sistemas de drenagem de líquidos percolados e de gases,

etc), além dos próprios resíduos, envolvendo avaliação da

estabilidade e da integridade das estruturas, determinação

das propriedades geotécnicas dos resíduos e proposição de

modelos de comportamento.

INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO

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2

� Os RSU são materiais multifásicos, heterogêneos

e constituídos por fase sólida, líquida e gasosa,

assim como os solos.

� Existe uma variação do percentual das fases

com o tempo devido aos processos de

biodegradação, o que resulta em constantes

alterações no comportamento.


Vida Útil Aproveitamentode Gases

Tratamento de Efluentes Líquidos

SegurançaAnálise de Risco

Planos de Contingência

DeformabilidadeModelos 1D e 2D

EstabilidadeEquilíbrio Limite 2DCorridas de Detritos

Balanço HídricoModelos 1D: HELP

Modelos 3D: MODUELO

Recalques Líquidos Gases

Níveis VazõesComposição Pressões

VazõesComposição

CompressãoConfinadaDeformações

Expulsão de Água

PermeabilidadeCapacidade de Campo

BiodegradaçãoModuelo

ComposiçãoTeor de Umidade

ResistênciaEnvoltóriasReologia

EN

SA

IOS

MO

NIT

OR

AM

EN

TOS

AN

ÁLI

SE

SA

PLI

CA

ÇÕ

ES

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Mecânica dos ResíduosAvaliação de propriedades de Resíduos

� Ensaios de Laboratório → Amostragem e Representatividade ???

� Ensaios de Campo → Dificuldade operacional

� Monitoramento de Campo e Retroanálises → !!!

� Aterros Experimentais → !!!


Escalas Implantadas

� 1 m3 (Silva, 2005)

� 27 m3 (Coelho, 2005)

� 11 mil m3 (Catapreta, 2008)

ATERROS EXPERIMENTAISATERROS EXPERIMENTAIS

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4

1 m3 (Silva, 2005)


Dissertação: Avaliação da influência da Dissertação: Avaliação da influência da Dissertação: Avaliação da influência da Dissertação: Avaliação da influência da correção do teor de umidade na correção do teor de umidade na correção do teor de umidade na correção do teor de umidade na

degradação anaeróbia de resíduos sólidos degradação anaeróbia de resíduos sólidos degradação anaeróbia de resíduos sólidos degradação anaeróbia de resíduos sólidos urbanos urbanos urbanos urbanos

Aparato experimental


100 cm

100 cm

POÇO DE MONITORAMENTO (2 m prof.)

CÉLULA EXPERIMENTAL

TANQUES P/ COLETA DOS LIXIVIADOS

DRENAGEM DO LIXIVIADO

TUBOS P/ RECIRCULAÇÃO DE LIXIVIADOS

COLETORES DE GÁS

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5



DRENO TESTEMUNHO (AREIA)

GEOTEXTIL

COBERTURA FINAL

MANTA ASFÁLTICA (IMPERMEABILIZAÇÃO)

i=2%i=2%

150

10

DRENAGEM DOS LIXIVADOS

100

TUBOS P/ RECIRCULAÇÃO

RSU

PIEZÔMETRO E DRENAGEM DE GASES



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6





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7

Monitoramentos


• Monitoramento dos líquidos lixiviados:

� pH

� Alcalinidade total

� Demanda química de oxigênio (DQO)

� Demanda bioquímica de oxigênio (DBO)

� Nitrogênio (NTK e N-NH 3)

� Cloretos

• Monitoramento de recalques

• Balanço hídrico

Monitoramentos


4,0

4,5

5,0

5,5

6,0

6,5

7,0

7,5

8,0

8,5

9,0

45 70 95 120 145 170 195 220 245 270 295 320

Tempo de aterramento (dias)

pH

CE70a CE70b CE75 CE80

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8

Monitoramentos


100

1.000

10.000

100.000

10 40 70 100 130 160 190 220 250 280 310


DQ

O (m

g.L

-1)

CE70a CE70b CE75 CE80

I II III

Monitoramentos


0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

Lixi

viad

o re

circ

ulad

o (m

m)

0,0

50,0

100,0

150,0

200,0

250,0

300,0

350,0

400,0

Pre

cipi

taçã

o (m

m)

CE70a CE70b CE75 CE80 P

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9

27 m3 (Coelho, 2005)


Dissertação: Avaliação da Influência de Camadas de Cobertura Intermediárias e Finais na Degradação de Resíduos Sólidos

Urbanos e na Geração de Lixiviados

Aparato Experimental


i=2%

10 cm

300 cm

300 cm

DRENO DE GÁS

RSU

TUBOS PARA ADIÇÃO DE ÁGUA

DRENAGEM DE LIXIVIADOS i=2%

MANTA ASFÁLTICA

COBERTURA FINAL

GEOTÊXTIL

CAMADA DE DETECÇÃO DE VAZAMENTOS

300 cm

300 cm

POÇO DE MONITORAMENTO

CÉLULA EXPERIMENTAL

TANQUE DE COLETA DE LIXIVIADOS

TUBO DE DRENAGEM DE LIXIVIADOS

TUBOS PARA ADIÇÃO DE ÁGUA

DRENO DE GÁS

CE1 CE2

CE3CE4

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10





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11





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12





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Monitoramentos


• Monitoramento dos líquidos lixiviados:

� pH

� Alcalinidade total

� Demanda química de oxigênio (DQO)

� Demanda bioquímica de oxigênio (DBO)

� Nitrogênio (NTK e N-NH 3)

� Cloretos

• Monitoramento de recalques

• Balanço hídrico

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Monitoramentos


5,5

6,0

6,5

7,0

7,5

8,0

8,5

80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380


pH

CE1 CE2 CE3 CE4

Monitoramentos


100

1.000

10.000

100.000

80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380


DQ

O (

mg.

L-1

)

CE1 CE2 CE3 CE4

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Monitoramentos


0

50

100

150

200

250

300

350

400

set/0

4_2

out/0

4_1

out/0

4_2

nov/0

4_1

nov/0

4_2

dez/0

4_1

dez/0

4_2

jan/0

5_1

jan/0

5_2

fev/0

5_1

fev/0

5_2

mar

/05_1

mar

/05_2

abr/0

5_1

abr/0

5_2

mai/

05_1

mai/

05_2

jun/0

5_1

jun/0

5_2

Período de Monitoramento

mm

PrecipitaçãoLixiviado Estimado

Lixiviado Coletado

Monitoramentos


0

5

10

15

20

25

30

35

40

80 110 140 170 200 230 260 290 320 350 380


Rec

alqu

e (c

m)

CE1 CE2 CE3 CE4

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Modelagem


0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

Tempo de Aterramento (dias)

Rec

alqu

e (m

)

CE1_MonitoramentoCE1_Previsão CE2_MonitoramentoCE2_PrevisãoCE3_MonitoramentoCE3_PrevisãoCE4_MonitoramentoCE4_Previsão

Matrizes de Correlação


CE1 Tempo de Aterramento Recalques pH DQO NTK N-NH 3

Tempo de Aterramento 1,000 0,987 0,635 -0,773 -0,843 -0,932

Recalques 0,989 1,000 0,700 -0,764 -0,854 -0,962

pH 0,635 0,700 1,000 -0,691 -0,160 -0,525

DQO -0,773 -0,764 -0,691 1,000 0,809 0,749

NTK -0,843 -0,854 -0,160 0,809 1,000 0,956

N-NH3 -0,932 -0,962 -0,525 0,749 0,956 1,000

� (+) recalques x pH e (+) DQO x (NTK, N-NH3)

� (-) recalques x (DQO, NTK, N-NH3)

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11 mil m3 (Catapreta, 2008)


Tese: Comportamento de um Aterro Sanitário Experimental: Avaliação da Influência do Projeto, Construção e

Operação

Implantação


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18

Implantação


Implantação


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19

Implantação


Sistema de drenagem de base


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20

Sistema de drenagem de gases


Preenchimento


Faixa deTrabalho

Número dePassadas

Inclinação da Rampade Compactação (V:H)

F 1 – Faixa 1 5 1 : 2

F 2 – Faixa 2 3 1 : 3

F 3 – Faixa 3 5 1 : 3

F 4 – Faixa 4 7 1 : 3

F 5 – Faixa 5 5 1 : 5

F 6 – Faixa 6 5 1 : 4

11/03/2012

21

Equipamentos


Aterramento


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22

Camada de cobertura final


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23


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24


Monitoramentos


• Líquidos lixiviados (parâmetros físico-químicos)

• Sólidos (umidade e SV)

• Gases (composição e vazão)

• Recalques

• Balanço hídrico (vazões e nível internos de líquidos )

• Camada de cobertura final (umidade, sucção e temper atura)

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25

Monitoramento de gases


Dissertação: Estudo da emissão de biogás em um aterro sanitário experimental (Fernandes, 2009)



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26



0

5

10

15

20

25

0 10 20 30 40 50 60 70

Tempo(min)

Con

cent

raçã

o(%

)

CH4 % CO2 % O2%



DataPlaca Dreno

CH4pla

ca/CH4

dreno(%)

Redução CH 4(%)

CH4 CO2 O2 CH4 CO2 O2

29/10/2007 10 3,8 9,4 40 30 1,9 25 75

30/10/2007 12 8 16,9 37 29 0,9 32 68

26/11/2007 19 18 12,2 37 30 2,2 51 49

22/01/2008 28 11 9 38 30 0,4 74 26

25/01/2008 31 9 11,4 36 31 0,5 86 14

24/04/2008 4.1 7 13,1 35 32 0,9 12 88

30/04/2008 7 7 7,9 25 28 1,4 28 72

02/05/2008 5.2 4,8 12,9 31 31 0,8 17 83

22/07/2008 18 12 9,3 38 30 1,8 47 53

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27

Balanço hídrico


Balanço hídrico


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Balanço hídrico


0

200

400

600

800

1000

1200ju

n-05

jul-0

5se

t-05

out-0

5de

z-05

fev-

06m

ar-0

6m

ai-0

6ju

l-06

ago-

06ou

t-06

dez-

06ja

n-07

mar

-07

mai

-07

jun-

07ag

o-07

Período (mês)

Pre

cipi

taçã

o (m

3 /mês

)

0

2

4

6

8

10

12

Vaz

ão (

m3 /m

ês)

Preipitação Mensal Vazão Mensal

Balanço hídrico


0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

mai

o-05

julh

o-05

sete

mbr

o-05

nove

mbr

o-05

jane

iro-0

6

mar

ço-0

6

mai

o-06

julh

o-06

sete

mbr

o-06

nove

mbr

o-06

jane

iro-0

7

mar

ço-0

7

mai

o-07

julh

o-07

Período (meses)

Coe

ficie

nte

K

FASE I FASE II FASE III FASE IV FASE V

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29

Balanço hídrico


0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

0 200 400 600 800

Período (dias)

Altu

ra (

m)

0

20

40

60

80

100

120

Pre

cipi

taçã

o (m

m)

D1 D2 D3 D4 D5 D6 Precipitação (mm)

Balanço hídrico


0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

0 50 100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

750

800

850

900

950

1000

1050

Periodo (dias)

Vaz

ão d

e Lí

quid

os L

ixiv

iado

s (m

3 /dia

)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

Pre

cipi

taçã

o (m

3 /dia

)

Valores simulados

Precipitação

Valores diários medidos

Valores semanais médios medidos

Dissertação: Aplicação de um modelo computacional tridimensional para estimativa de balanço hídrico em aterros sanitários (Padilla, 2007)

11/03/2012

30

Balanço hídrico


0

50

100

150

200

250

300

350

0 50 100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

750

800

850

900

950

1000

1050

Período (dias)

Vol

umes

de

líqui

dos

gera

dos

acum

ulad

os (

m3 )

Final da construção

Simulado

Dados de campo

Balanço hídrico


0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

0 50 100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

750

800

850

900

950

1000

1050

Periodo (dias)

Líqu

ido

retid

o no

inte

rior

do a

terr

o (m

3 )

0

100

200

300

400

500

600

700

Pre

cipi

taçã

o (m

3 /dia

)

Precipitação

Final da Construção

11/03/2012

31





0

500

1000

1500

2000

2500

3000

18/

10/0

5

01/

11/0

5

15/

11/0

5

29/

11/0

5

13/

12/0

5

27/

12/0

5

10/

01/0

6

24/

01/0

6

07/

02/0

6

21/

02/0

6

07/

03/0

6

21/

03/0

6

04/

04/0

6

18/

04/0

6

02/

05/0

6

16/

05/0

6

30/

05/0

6

13/

06/0

6

27/

06/0

6

11/

07/0

6

25/

07/0

6

08/

08/0

6

22/

08/0

6

05/

09/0

6

19/

09/0

6

03/

10/0

6

17/

10/0

6

31/

10/0

6

14/

11/0

6

28/

11/0

6

12/

12/0

6

26/

12/0

6

09/

01/0

7

23/

01/0

7

06/

02/0

7

20/

02/0

7

Tempo

Pre

cipi

taçã

o A

cum

ulad

a (m

m)

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

Vol

ume

Arm

azen

ado

(mm

)

Precipitação Acumulada

Média Barreira Capilar

Média Evaporativa

11/03/2012

32



0

25

50

75

100

125

150

175

200

225

250

275

300

1 14 27 40 53 66 79 92 105 118 131 144 157 170 183 196 209 222 235 248 261 274 287 300 313 326 339 352 365

Dias

Vol

ume

Arm

azen

ado

Programa EvapCampo F4

Campo F5Campo F6Programa Cap

Campo F1Campo F2

Líquidos lixiviados


5,5

6,0

6,5

7,0

7,5

8,0

8,5

9,0

9,5

10,0

0 100 200 300 400 500 600 700 800Período (dias)

pH

pH Limite Inferior CONAMA 357 Limite Superior CONAMA 357

FASE IIFASE I

11/03/2012

33



100

1.000

10.000

100.000

0 100 200 300 400 500 600 700 800

Período (dias)

mg/

l

0

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

30.000

g/d

mg/l g/d

FASE IIFASE I

10

100

1.000

10.000

0 100 200 300 400 500 600 700 800

Período (dias)

mg/

l

0

500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

g/d

mg/L g/d

FASE IIFASE I

DQO DBO



Zinco Ferro

0,00

0,01

0,10

1,00

10,00

100,00

0 100 200 300 400 500 600 700 800

Período (dias)

mg/

l

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

g/d

mg/L Limite CONAMA 357 (mg/L) g/d

FASE IIFASE I

0,00

0,01

0,10

1,00

10,00

100,00

1.000,00

0 100 200 300 400 500 600 700 800

Período (dias)

mg/

l

0

20

40

60

80

100

120

g/d

mg/L Limite CONAMA 357 (mg/L) g/d

FASE IIFASE I

11/03/2012

34

Gases


DG 1 DG 2 DG 3

0

10

20

30

40

50

60

0

100

200

300

400

500

600

700

800

Leituras

%

O2 CH4 CO2

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0

100

200

300

400

500

600

700

800

Leituras

%

O2 CH4 CO2

0

10

20

30

40

50

60

0

100

200

300

400

500

600

700

800

Leituras

%

O2 CH4 CO2

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0

100

200

300

400

500

600

700

800

Leituras

%

O2 CH4 CO2

DG 4 DG 5 DG 6

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0

100

200

300

400

500

600

700

800

Leituras

%

O2 CH4 CO2

0

10

20

30

40

50

60

0

100

200

300

400

500

600

700

800

Leituras

%

O2 CH4 CO2

Recalques


-1,10

-0,90

-0,70

-0,50

-0,30

-0,10

0 200 400 600 800 1.000 1.200 1.400 1.600 1.800 2.000 2.200

Rec

alqu

e (m

)

Tempo (dias)

Reológico

Hiperbólico

Meruelo

Composito

Campo

11/03/2012

35

Recalques


-1,20

-1,00

-0,80

-0,60

-0,40

-0,20

0,000 200 400 600 800 1.000 1.200 1.400 1.600 1.800 2.000 2.200

Re

calq

ue (m

)

Tempo (dias)

Reológico

Hiperbólico

Meruelo

Compósito

Campo

Recalques


-1,20

-1,00

-0,80

-0,60

-0,40

-0,20

0,000 400 800 1.200 1.600 2.000 2.400 2.800 3.200 3.600

Rec

alqu

e (m

)

Tempo (dias)

Reológico

Hiperbólico

Meruelo

Compósito

Campo

11/03/2012

36

Belo Horizonte

ATERRO SANITÁRIOATERRO SANITÁRIO

MINAS GERAISESTADO DE

NOVA

ATERRO DE

NOROESTE

CENTRO-SUL

ATERROEXPERIMENTAL

ÁREAS DE DISPOSIÇÃO DE RSU

LAGOA

DISP. RESIDUOSSERVIÇOS DE SAÚDE

INERTES/RCD

NORTE

ATERRO SANITÁRIO

OESTE

BARREIRO

BELO HORIZONTE

PAMPULHA

VENDA

NORDESTE

LESTE

PAMPULHAREPRESA DA

Pátio de compostagem I

CO

NT

AG

EM - B

R 040 - B

ELO

HO

RIZ

ON

TE

VIA PE

RIM

ETRA

L

VIA DE ACESSO

LAGO

A

VIA

DE

TER

RA

VIA PE

RIM

ETRA

L

RUA PAMPULHA

CO

LCHÃ

O RE

NO

CO

LCHÃ

O RE

NO

ETC - AMARELA

Córrego d

os Coque

iros

CX D

AGU

A

PSP 1

PSP 1

PM4

PM3

PM6

PM7

PM8

PM9

PM5

PM1

ETC - AMARELA

Córrego d

os Coque

iros

Pát io de com postagem II

Pátio de compostagem I

CO

NT

AG

EM - B

R 040 - B

ELO

HO

RIZ

ON

TE

LAGO

A

RUA PAMPULHA

Belo Horizonte


11/03/2012

37

Belo Horizonte


Belo Horizonte


Recalque vertical: Vatual

Movimentação horizontal: Hatual

Medidor

Berma

V inicial

Hinicial

Movimentação resultante

Berma

11/03/2012

38

Belo Horizonte


Belo Horizonte


11/03/2012

39

Outros TrabalhosOutros Trabalhos

Dissertação: Avaliação da resistência de resíduos sólidos urbanos por meio de ensaios de cisalhamento direto em equipamento de grandes

dimensões (Martins, 2006)


0

40

80

120

160

200

240

0 50 100 150 200 250 300 350Deslocamento (mm)

Ten

são

Cis

alha

nte

(kP

a)

Ensaio 3 200kPaEnsaio 3 100kPaEnsaio 3 50kPaEnsaio 1 200kPaEnsaio 1 100 kPaEnsaio 1 50kPa

11/03/2012

40


Estudo experimental e analítico-computacional de corridas de massa –aplicação aos aterros de disposição de resíduos sólidos urbanos

(Oliveira, 2007)


11/03/2012

41



11/03/2012

42

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 5 10 15 20 25 30 35Ângulo de Atrito (°)

Des

loca

men

to (

m)

Caso 1 Caso 2 Caso 3


0

100

200

300

400

500

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

ru

Des

loca

me

nto

(m)



11/03/2012

43

0

100

200

300

400

500

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

Viscosidade Dinâmica ( (kPa.s)

Des

loca

men

to (

m)



Comentários FinaisComentários Finais

• Complexidade do comportamento geomecânico dos RSU

• Necessidade da associação de ensaios (campo e laboratório) a programas de monitoramento de aterros operando em diferentes escalas para o entendimento do comportamento geomecânicos dos RSU

• Importância das parcerias entre universidades e empresas públicas e privadas para a implantação e monitoramento de aterros experimentais de grandes dimensões

•Importância do monitoramento e análise de aterros reais

11/03/2012

44

AGRADECIMENTOSAGRADECIMENTOS

Prefeitura de Catas Altas

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