Tese de mestrado integrado. Engenharia do Ambiente. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Estágio realizado na Ambisys, SA e orientado pelo Dr. Merijn Picavet / Tese de mestrado integrado. Engenharia do Ambiente. Área de Especialização de Projeto. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

Submitted by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2015-12-04T17:26:10Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_FINAL.pdf: 43651718 bytes, checksum: 255add44e7b75941328bd6b2155f3a43 (MD5) / Approved for entry into archive by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2016-01-12T17:17:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação_FINAL.pdf: 43651718 bytes, checksum: 255add44e7b75941328bd6b2155f3a43 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-12T17:17:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação_FINAL.pdf: 43651718 bytes, checksum: 255add44e7b75941328bd6b2155f3a43 (MD5) / A operação inadequada da maioria dos aterros sanitários construídos em alguns municípios do Estado da Bahia leva ao questionamento das razões porque os municípios não conseguem operá-los de forma adequada, considerando o seu baixo custo e a simplicidade de sua operação. Este estudo focou investigar a operação dos aterros sanitários simplificados construídos pelo Governo do Estado e repassado aos municípios. A tecnologia de tratamento e destinação final dos resíduos sólidos urbanos (RSU) por meio dos aterros sanitários simplificados tem se mostrado apropriada para municípios de pequeno porte, com geração de até 10 t/dia, desde que o sítio escolhido apresente condições geotécnicas favoráveis à utilização dessa tecnologia. Para a seleção dos municípios pesquisados tomou-se por referência estudo do Ministério Público sobre a destinação dos RSU na Bahia. Para esse estudo, dos 30 aterros sanitários simplificados pesquisados e construídos pelo Governo do Estado apenas três apresentavam condição regular de operação. Assim, foram selecionados esses três como condição aceitável e três considerados com operação péssima cuja distância fosse mais próxima da capital, por uma questão de custo. Dentre as hipóteses consideradas, destacaram-se a ausência de um ambiente favorável tanto no âmbito estadual como nacional para a questão dos RSU, o falta de compromisso do gestor municipal com as questões ambientais e a forma como se deu a implantação dos aterros. A metodologia constou de pesquisa documental, pesquisa bibliográfica e pesquisa de campo. Os resultados apontam que a implantação dos aterros deu-se em um contexto de fragilidades tanto por parte do Governo como por parte das Prefeituras, não havendo acompanhamento da operação, nem pelo órgão estadual responsável pela implantação, Companhia de Desenvolvimento Urbano do Estado da Bahia (CONDER), nem pelo órgão estadual ambiental, Instituto de Meio Ambiente (IMA). Ao final do estudo são feitas recomendações, tanto aos futuros projetos dos aterros sanitários simplificados quanto às Prefeituras e ao Governo do Estado, como forma de contribuição para novas decisões.

Resíduos sólidos urbanos (domiciliares, comercias, de serviços, industriais etc.) dispostos em aterros sanitários brasileiros contêm, em pequenas proporções, componentes considerados tóxicos ou perigosos, entre os quais metais pesados de interesse neste trabalho. O comportamento desses íons associados aos solos, lixos e chorumes foram estudados em dois aterros sanitários (Aterros I e II) localizados na Região Metropolitana de São Paulo-SP. Nos solos de cobertura, em ambos os aterros, constatou-se enriquecimento em metais pesados com baixas concentrações de íons intersticiais e elevados teores de metais adsorvidos. Experimentos em colunas contendo camadas de solos não impactados e lixo (bananas) reproduziram com eficácia os fenômenos que ocorrem nas células sanitárias dos aterros. As diferentes fases de decomposição (aeróbia, aeróbia/anaeróbia, anaeróbia) foram monitoradas através de amostragens sistemáticas de chorume e o comportamento iônico, em relação ao solo, foi acompanhado pela percolação de soluções com concentrações conhecidas de íons Pb, Cu, Cr e Ni. Os solos forneceram respostas distintas com maior adsorção no Aterro I devido prevalência de sua composição textural sobre a mineralogia e capacidade de troca catiônica do solo do Aterro II. Nas fases iniciais de decomposição do lixo, com a produção de ácidos orgânicos (complexantes), elevação da força iônica e diminuição do pH, foram facilitadas as disponibilidades iônicas. A diminuição de íons de metais pesados nos chorumes nas fases posteriores ocorreu devido, principalmente, ao aumento do pH, conseqüência das transformações químicas que culminaram na fase metanogênica. A fixação iônica, especialmente do Pb e Cu, deu-se devido formação de compostos pouco solúveis (carbonatos e óxi-hidróxidos) e a retenção do Ni graças essencialmente aos fenômenos de adsorção. O cromo sofreu fundamentalmente influência do pH e Eh, precipitando como cromo (lll) na fase anaeróbia metanogênica. A eficiência da reprodução em colunas dos fenômenos que ocorrem nas células sanitárias dos Aterros I e II evidenciam a conveniência de se selecionar os solos utilizados em aterros. / Urban solid waste (residential, commercial, municipal, industrial) disposed in brazilians sanitary landfills contain, in small quantities, potentially toxic and hazardous components, in which group heavy metals are included. This research studied the behavior of these ions, associated with soil, wastes and leachates of two sanitary landfills (Landfills I and II) in the Metropolitan Region of São Paulo, São Paulo State. Heavy metals enrichment was detected in cover soil of both landfills, with low concentrations of interstitial ions and high levels of adsorbed metallic ions. Columns experiments containing soil and artificial waste (bananas) layers reproduced efficaciously phenomena that occur in real sanitary cells. Different stabilization phases (aerobic, aerobic/anaerobic, anaerobic) were monitored by systematic collection of leachates and the ionic behavior, related to soils, was accompanied by solution injections with known concentrations of Pb, Cu, Cr and Ni. Soils answers to the percolations were distinct, with higher adsorptions in Landfill I soil due to its texture, which dominated mineralogy and cationic exchange capacity of Landfill II soil. During initial decomposition phases, the production of organic acids (complex) in leachate, the ionic force raise and pH drop, favored ionic availability.The decrease of heavy metal ions in leachate during later phases was a consequence of pH elevation and chemical transformations, which culminated the methane stabilization phase. lonic fixation, especially of Pb and Cu, occuned due to unsolvable compounds formation (carbonates, oxi-hydroxides) and Ni retention was essentially related to adsorption phenomenon. Chromium suffered influence of pH and Eh, and precipitated as chromium (lll) during methanic phase. The efficiency of sanitary cells phenomena reproduction in columns is an evidence that soil used to cover compacted solid waste at sanitary landfills must be selected.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:42:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A determinação do potencial de geração de gases em aterros sanitários de resíduos sólidos, em geral, pode ser realizada a partir de modelos matemáticos obtidos com base em experimentos, o que já vem ocorrendo desde os anos 70, com o objetivo de avaliar o potencial de geração de gás a partir de resíduos sólidos urbanos (RSU), quantificando também a biodegradabilidade dos resíduos. A heterogeneidade dos resíduos sólidos urbanos é um fator de extrema relevância para a modelagem computacional do comportamento dinâmico de aterros sanitários. A grande dificuldade consiste na representação desta heterogeneidade e nos parâmetros necessários para definir o perfil de degradação dos resíduos depositados em um aterro. Aliado a isto, tem-se a dificuldade de representação da geração de gás em aterros sanitários por modelos matemáticos comercialmente existentes e seu acoplamento aos modelos que representem adequadamente o comportamento térmico, hidráulico, mecânico e químicobiológico. Desta forma, o presente trabalho consiste na implementação do modelo matemático de decaimento de primeira ordem multicomponente, definido pelo IPCC (2006), para simular numericamente a geração de biogás em aterros sanitários de resíduos sólidos urbanos. A implementação foi feita no código em elementos finitos CODE_BRIGHT (COupled DEformation of BRIne Gas and Heat Transport), originalmente utilizado para resolver problemas de fenômenos acoplados termoquímico- hidro-mecânicos em meios porosos multifásicos, permitindo a realização de uma análise do fluxo de líquido e gás no meio poroso, assim como a influência de alguns parâmetros geotécnicos na geração de fluxo de biogás em um aterro. Neste trabalho o modelo implementado foi validado pela comparação dos resultados da simulação de geração de biogás em um problema sintético com os resultados obtidos e apresentados por FIRMO (2011), sendo também aplicado à simulação numérica bidimensional e tridimensional de geração de biogás e fluxo de água e gás no Aterro Experimental localizado no Aterro da Muribeca â Brasil

Orientador: César Augusto Moreira / Resumo: Aterros sanitários de resíduos sólidos são a forma de disposição final adequada mais utilizada no mundo devido a suas vantagens operacionais. O processo de instalação, no entanto, exige o desenvolvimento de diversos sistemas tecnológicos a fim de garantir uma disposição de resíduos segura em termos ambientais e de saúde pública. Ainda assim, a contaminação do ambiente subterrâneo pelos produtos da degradação dos resíduos sólidos (chorume) é recorrente. Diante dessas ocorrências, é necessário investigar a área com o objetivo de encontrar as falhas nos sistemas do aterro responsáveis pela contaminação; propor projetos de remediação e monitoramento. Este trabalho aplicou o método geofísico da eletrorresistividade em uma vala de resíduos de um aterro sanitário de pequeno porte com o intuito de diagnosticar a presença de chorume no aquífero e detectar possíveis imperfeições no sistema de impermeabilização. Adicionalmente, por meio de um monitoramento temporal do parâmetro resistividade, entender a dinâmica da geração e fluxo do chorume na área do aterro. Para tanto, o levantamento geofísico contou com 12 linhas de tomografia elétrica, adquiridas durante um período de 3 anos (2016, 2017 e 2018). Para complementar os resultados o método do potencial espontâneo foi aplicado na área no ano de 2018 com o objetivo de adicionar informações a respeito do estágio de degradação dos resíduos sólidos. Os resultados do parâmetro resistividade elétrica são apresentados em seções 2D e modelos de... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Landfills are the most widely used destination in the world for municipal solid waste due to their operational advantages. The installation, however, requires the development of several technological systems in order to ensure a safe and environmentally correct disposal of waste. Nevertheless, the contamination of the subsurface by leachate is recurrent. In view of these occurrences, it is necessary to investigate the area in order to find the faults in the landfill systems responsible for the contamination; propose projects for remediation and monitoring of the area. Therefore, this project predicted the application of the resistivity method in order to diagnose the sources of contamination and to detect possible point of percolation through the geomembrane. By means of a temporal monitoring the present project aimed to understand the leachate generation and flow in the landfill area. For this purpose, the geophysical survey consisted of 12 electrical tomography lines, acquired during a three-year acquisition period (2016, 2017 and 2018). To complement the results, the self-potential method was applied in the area in the year 2018 with the purpose of adding information about the solid waste degradation stage. The results of the resistivity parameter are presented in 2D sections and 3D visualization models with discussions for the superficial level of acquisition, for the geomembrane level (-4m) and for the aquifer level (-10m). The analysis over the years allowed the identif... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Um dos desafios na elaboração de projetos de aterros sanitários é o equacionamento do destino/tratamento dos líquidos percolados em função das elevadas concentrações de poluentes, associadas a grandes variações, e seu abrandamento natural ao longo do tempo. Nesse sentido, o trabalho avalia, a partir da montagem de unidade piloto, a viabilidade do lançamento dos líquidos percolados gerados no aterro de sanitário, localizado no município de Piracicaba-SP, na Estação de Tratamento de Esgoto que dispõe de sistema australiano de lagoas. A unidade foi montada na própria estação e operada durante 18 meses, sendo avaliado o comportamento da eficiência para vazões crescentes de líquidos percolados. No trabalho foi investigado também a adequação dos métodos Suíço, Racional e do Balanço Hídrico na previsão da taxa de geração de líquidos percolados, a partir da comparação das estimativas obtidas pela aplicação dos métodos com a observada na prática. De maneira geral, pode-se dizer que é viável o lançamento de chorume em estações de tratamento de esgoto, sem prejuízo na eficiência do sistema. Com relação às estimativas das vazões de chorume pela aplicação dos métodos, os erros variaram desde menos 22% até mais 20% da vazão obtida na prática. / One of the challenges in the project of sanitary landfills is the solution of the destination/treatment of leachates due to the high concentration of pollutants, which is also associated to large variations and a natural reduction with time. This work evaluates, based on a pilot unit, the feasibility of the treatment of leachates, produced in sanitary landfills, in a wastewater treatment plant that uses a system of stabilization lagoons. The pilot unit was mounted in the wastewater treatment site and operated for 18 months, in which the performance was monitored for crescent flowrates of leachates. It was also investigated the prediction of leachate flowrates by different methods (Swiss, Rational and Hydric Balance) based on the comparison of predicted leachate generation rates with observed data. In general, it is possible to perform the treatment of leachates in wastewater treatment plants because there was no reduction of efficiency. Related to the prediction of leachate volumes, the errors of the tested methods range from -22% to + 20% of the observed flowrates.

Este trabalho teve como objetivo determinar as fases de decomposição das frações dos resíduos dispostos no aterro sanitário de São Carlos - SP a partir do estudo das características dos lixiviados gerados. Foram coletadas amostras do lixiviado gerado na parte mais antiga do aterro (encerrada a 10 anos) e nas 1ª, 2ª e 3ª ampliações (esta última em operação). A coleta foi dividida em dois períodos: seco (junho a setembro de 2009) e chuvoso (outubro a dezembro de 2009). As seguintes análises foram realizadas: pH, alcalinidade, ácidos voláteis totais, DQO, sólidos, metais, NTK e \'N\' amoniacal. Em todos pontos os valores de pH encontrados foram superiores a 8. A alcalinidade variou entre 4000 e 12000 mg/L \'CA\'\'CO IND.3\' enquanto os AVT apresentaram concentrações sempre inferiores a 700 mg/L \'CA\'\'CO IND.3\'. A DQO apresentou concentrações entre 3000 e 7000 mg/L durante o período seco, decaindo para 2000 e 4000 mg/L no período chuvoso. Os resultados encontrados sugerem que o lixiviado de todos os pontos encontram-se na fase metanogênica de decomposição da matéria orgânica. A partir dos resultados de NTK e \'N\' amoniacal ficou evidente que a amônia é o poluente presente em maior concentração no lixiviado - corresponde a mais de 70% do NTK. A biodegradabilidade foi investigada através das relações AVT/DQO e STV/ST e resultaram em valores menores que 0,25 e 0,3 respectivamente, indicando que o lixiviado do aterro de São Carlos possui baixa biodegradabilidade. / This work aimed to determine the stages of the decomposition of the waste disposed in São Carlos - SP landfill fractions through the study of the characteristics of the generated leachate. Samples were collected from the older area of the landfill (closed 10 years ago), and also from the first, second and third new built areas (garbage is still being dumped in the third one). The samples were collected in two periods: the dry one (from June to September 2009) and the rainy one (from October to December 2009). The concentration of pH, alkalinity, total volatile acids, COD, solids, metals, sodium and potassium, total nitrogen and ammonium-\'N\' were determined in the study. In all the points sampled the values of pH were higher than 8. The alkalinity ranged from 4000 mg/L to 12000 mg/L \'CA\'\'CO IND.3\', while the total volatile acids concentrations were less than 700 mg/L \'CA\'\'CO IND.3\'. The COD present concentrations between 3000 e 7000 mg/L in the dry period decaying to 2000 and 4000 mg/L in the rainy period. The results found suggest that all the leachate analyzed is in the methanogenic phase of the organic matter. From the total nitrogen and ammonium \'N\' results it turned out to be evident that ammonia is the major pollutant present in the leachate - more than 70% of the total nitrogen. The biodegradability was investigated through the relations VFA/COD and VS/TS and resulted in values lower than 0,25 and 0,3 respectively, indicating that the leachate from São Carlos landfill has low biodegradability.

A exploração energética do biogás é dominada desde tempos remotos, e tem contribuído, mesmo que em pequena escala, para a diversificação das matrizes energéticas de muitos países, a partir da premissa da expansão no uso das energias renováveis. Mais recentemente, a necessidade de aprimoramento da gestão de resíduos e questões como a segurança no suprimento energético e mudanças climáticas impulsionaram o refinamento de técnicas de purificação de biogás, com o objetivo de produzir o biometano, potencial substituto do gás natural de origem fóssil. É de interesse desta pesquisa a purificação de biogás de aterros e sua utilização como combustível veicular e injeção em gasodutos, uma vez que o recente desenvolvimento de projetos no Brasil se dá a espelho do que ocorre em países desenvolvidos, apesar de os setores de saneamento e energia brasileiros apresentarem características distintas. O estágio de desenvolvimento atual da exploração do biometano na Alemanha, Reino Unido e Suécia foi identificado através de revisão de literatura e análise documental. O resultado foi confrontado com o contexto atual, perspectivas atuais e futuras para este recurso no Brasil, considerando em especial, a Política Nacional de Resíduos Sólidos, os planos de desenvolvimento do setor energético nacional, e políticas estaduais do Rio de Janeiro e São Paulo, que tratam especificamente da promoção do uso do biogás. As condicionantes verificadas em nível nacional e regional foram então classificadas enquanto barreiras e oportunidades para a exploração do biometano obtido a partir de gás de aterros. Como resultado, a pesquisa identificou que a implantação de mecanismos de incentivo e a definição dos usos finais selecionados em função da infraestrutura disponível foram indutores do desenvolvimento deste recurso nos países selecionados. A verificação do cenário atual de desenvolvimento do biometano de gás de aterros no Brasil demonstra que, apesar de não apresentar potencial energético significativo e a regulação em vigor limitar suas aplicações, seu desenvolvimento pode ser uma alternativa para, em última análise, contribuir para a melhoria das condições sanitárias vigentes no país. / Biogas as an energy source has been explored since ancient times, and has contributed, if only to a small degree, to diversify the energy mix of many countries, based on the increased use of renewable energy. Recently, the need to improve waste management and issues such as power supply safety and climate change, have driven the development of biogas purification techniques to produce biomethane, a potential substitute for fossil-based natural gas. The focus of this research is the purification of landfill biogas, its use as a fuel for vehicles and injecting it into gas pipelines, since the recent development of projects in Brazil reflect those in developed countries, even though the Brazilian sanitation and energy sectors present distinct characteristics. The current development stage of biomethane investigations in Germany, United Kingdom and Sweden, were analyzed by reviewing literature and examining documents. The result was compared with the actual situation of this resource in Brazil, as well as current and future perspectives based mainly on the National Solid Waste Policy, the development plans for the national energy sector and state policies for Rio de Janeiro and São Paulo that specifically deal with promoting the use of biogas. National and regional constraints were verified and classified in relation to challenges and opportunities for use of biomethane obtained from landfill gas. As a result, the research revealed that the implementation of incentive mechanisms and the definition of selected end uses based on the available infrastructure are drivers for the development of this resource in the selected countries. Analysis of the current scenario of biomethane development from landfill gas in Brazil demonstrates that, even though it does not present a significant energy potential and current regulations limit its applications, its development could be an alternative, at least, to help improve the prevailing sanitary conditions of the country.

Este trabalho avalia o processo de colmatação biológica de geotêxteis utilizados como filtros em sistemas de drenagem de aterros sanitários. É conhecido que a sobrevivência das colônias de bactérias que se desenvolvem no interior do aterro está diretamente ligada às condições do meio e da idade dos resíduos dispostos. Células experimentais cilíndricas (0,58m de diametro) compostas por camadas de material drenante (0,25m de espessura), filtros geotêxteis e resíduo sólido com cerca de 0,45m de espessura, foram montadas com o propósito de avaliar o processo de formação do biofilme e a redução de permeabilidade dos geotêxteis ao longo do tempo. Dois tipos de geotêxteis tecidos e um geotêxtil não-tecido foram utilizados como elemento filtrante do sistema de drenagem das células experimentais. O período de monitoramento das células experimentais em campo durou 224 dias. Com o intuito de acelerar o processo de degradação do resíduo sólido, as células experimentais foram alimentadas com chorume tratado e não tratado, provenientes do aterro sanitário de São José dos Campos. Ao fim do período de monitoramento os filtros geotêxteis em processo de colmatação foram retirados e submetidos à análise de microscopia eletrônica de varredura e calcinação, para que fossem avaliados os biofilmes formados na superfície dos geotêxteis e em seu interior, para o caso de geotêxteis não-tecidos. A condutividade hidráulica do geotêxtil em processo de colmatação foi medida em laboratório e comparada com os valores de condutividade hidráulica inicial dos geotêxteis apresentando reduções significativas em relação ao produto virgem, variando entre 20 e 94% dependendo do corpo-de-prova e do tipo de geotêxtil analisado. Resultados de análises físico-químicas do chorume efluente coletado ao fim do período de monitoramento das células experimentais e leituras de temperaturas em três profundidades da massa de resíduo sólido são apresentadas e discutidas, complementando as análises dos fatores de influência no processo de formação do biofilme e de desempenho dos geotêxteis utilizados como filtro nos sistemas de drenagem das células experimentais.