TABLA 10.11. Cálculo de la Densidad de Desechos Sólidos Colocados en un Relleno Sanitario para el Ejemplo 10.4.

 

Peso de desechos sólidos*

lb

Volumen como se descartan*

pie3

Factor de compactación++

Volumen en el relleno

pie3

Desechos de alimentos

150

8,3

0,33

2,7

Papel

400

78,4

0,15

11,8

Cartón

40

12,9

0,18

2,3

Plásticos

30

7,5

0,10

0,8

Textiles

20

5,0

0,15

0,8

Caucho

5

0,6

0,3

0,2

Cuero

5

0,5

0,3

0,2

Recortes de jardín

120

18,5

0,2

3,7

Madera

20

1,3

0,3

0,4

Vidrio

80

6,6

0,4

2,6

Envases de hojalata

60

10,9

0,15

1,6

Metales no ferrosos

10

1,0

0,15

0,2

Metales ferrosos

20

1,0

0,3

0,3

Tierra, ceniza, ladrillos, etc.

40

1,3

0,75

1,0

 

1.000

   

28,6

Densidad compactada = 944 lb/yd3 (560 kg/m3)

* Vea la Tabla 4.8 NOTA: lb x 0.4536 = kg

+ Vea la Tabla 4.6 pie3 x 0.02833 = m3

++ Vea la Tabla 10.10 lb/yd3 x 0.5933 = kg/m3

Comentario. El valor de la densidad de 944 lb/yd3 sería usado entonces para determinar el área de terreno necesaria. En alguna literatura, se incluye un factor para tomar en cuenta el aumento de volumen para relleno debido a la descomposición. Aunque es verdad que habrá un mayor volumen, este volumen adicional, rara vez, si es el caso, será usado para llenado. Además, se recomienda no considerar este factor en la determinación del volumen necesario.

Impacto de la Recuperación de Recursos. La recuperación de materiales y energía de los desechos sólidos también reducirá el área necesaria de relleno. La magnitud de la reducción dependerá de los componentes a ser recuperados y de la cantidad de desechos residuales (Vea el Capitulo 9). En el Ejemplo 10.5 se ilustran los cálculos necesarios para determinar el impacto de la recuperación de recursos sobre el área necesaria de relleno.

EJEMPLO 10.5. Evaluación del Impacto de la Recuperación de Recursos sobre el Area Necesaria de Relleno.

Determine el impacto de un programa de recuperación de recursos sobre el área necesaria, en el cual van a ser recuperados el 50% del papel y 80% del vidrio y envases de hojalata. Suponga que los desechos tienen las características reportadas en la Tabla 4.2.

Solución

1. Prepare una tabla resumen, similar a la Tabla 10.11, en la cual se deducen las cantidades de los componentes a ser recuperados, y determine la densidad de los desechos compactados en el relleno (Vea la Tabla 10.12).

2. Debido a que la densidad calculada en la Tabla 10.12 es esencialmente la misma de la Tabla 10.11, el impacto de la recuperación de materiales se puede evaluar con base en la reducción de peso únicamente.

TABLA 10.12. Cálculo de la Densidad de Desechos Sólidos en un Relleno Sanitario Bien Compactado Después de la Recuperación de Recursos para el Ejemplo 10.5.

Componente

Peso de desechos sólidos*

lb

Volumen como se descartan+

pie3

Factor de compactación++

Volumen en el relleno

pie3

Desechos de alimentos

150

8,3

0,33

2,7

Papel

200

39,2

0,15

5,9

Cartón

40

12,9

0,1

2,3

Plásticos

30

7,5

0,1

0,8

Textiles

20

5,0

0,15

0,8

Caucho

5

0,6

0,3

0,2

Cuero

5

0,5

0,3

0,2

Recortes de jardín

120

18,5

0,2

3,7

Madera

20

1,3

0,3

0,4

Vidrio

16

1,3

0,4

0,5

Envases de hojalata

12

2,2

0,15

0,3

Metales no ferrosos

10

1,0

0,15

0,2

Metales ferrosos

20

1,0

0,3

0,3

Tierra, ceniza, ladrillo, etc.

40

11,3

0,75

1,0

 

688

   

19,3

Densidad compactada = 962 lb/yd3 (571 kg/m3)

* Vea la Tabla 4.2 NOTA: lb x 0.4536 = kg

+ Vea la Tabla 4.6 pie3 x 0.02833 = m3

++ Vea la Tabla 10.10 lb/yd3 x 0.5933 = kg/m3

 

Comentario. En aquellos casos en que la densidad calculada de los desechos compactados cambia apreciablemente, como resultado del programa de recuperación de materiales, también se puede deducir el área necesaria de relleno por la relación de las densidades compactadas. No se observarán cambios grandes en la densidad con recuperación de materiales, donde una fracción apreciable de los desechos está compuesta por recortes de jardín.

Tipos de Desechos

En el diseño y disposición de un relleno sanitario es importante el conocimiento de los tipos de desechos a ser manejados, especialmente si hay desechos peligrosos. Generalmente, es mejor desarrollar sitios separados de disposición para los desechos peligrosos debido a que en la mayoría de los casos es necesario dar un tratamiento especial al sitio antes de que se puedan colocar los desechos en el relleno. Con frecuencia, los costos de tratamiento asociados son apreciables, y es antieconómico usar esta capacidad de relleno para desechos que no exigen precauciones especiales.

Si se van a manejar cantidades apreciables de desechos de demolición, puede ser posible usarlos para la estabilización de los terraplenes. En algunos casos, puede no ser necesario cubrir los desechos de demolición a diario (para una discusión más amplia vea Plan de Operación de Relleno Sanitario).

Evaluación del Potencial de Infiltración

Se deben obtener muestras de sondeos para evaluar el potencial de infiltración del sitio que se esté considerando para relleno sanitario, y hacer suficientes perforaciones, de manera que se puedan establecer las formaciones estratigráficas en el sitio propuesto desde la superficie hasta (incluidas) las partes superiores de roca u otras capas de confinamiento. Al mismo tiempo, se deben determinar la profundidad de la tabla de agua superficial junto con los niveles piezométricos de cualquier acuífero en la roca o confinado que se pueda encontrar.

La información resultante se usa entonces para: 1) determinar la dirección general del movimiento del agua subterránea en el sitio, 2) determinar si los acuíferos no consolidados o en la roca están conectados directamente con el relleno, y, 3) estimar la infiltración vertical que pudiera ocurrir debajo del sitio del relleno.

Instalaciones de Drenaje y Control de Infiltración

Además del análisis de la infiltración, también es necesario desarrollar un plan de drenaje para toda el área, que muestre la ubicación de los drenajes de aguas de lluvias, alcantarillas, canales y drenajes subsuperficiales a medida que la operación de llenado avanza. En algunos casos puede ser necesario instalar sistemas de control de infiltración.

La capa de recubrimiento final debe tener una pendiente de alrededor del uno por ciento, para asegurar la evacuación rápida de la precipitación que cae sobre el relleno sanitario terminado y para evitar la formación de charcos. Donde se usa material de recubrimiento relativamente impermeable, como arcilla, pueden ser factibles pendientes menores. Si se supone que: 1) el material de recubrimiento está saturado, 2) se mantiene una capa delgada de agua sobre la superficie, y 3) no hay resistencia al flujo debajo de la capa del recubrimiento, entonces en la Tabla 10.13 se da la cantidad teórica de agua que pudiera entrar al relleno por unidad de área en un período de 24 horas para varios materiales de recubrimiento (mencionados en la Tabla 10.7)

Evidentemente, estas cifras son únicamente valores teóricos, pero se pueden usar en la evaluación de las peores condiciones posibles. En la práctica real la cantidad de agua que entra al relleno dependerá de las condiciones hidrológicas locales, las características del material de recubrimiento (Vea la Tabla 10.8) , la pendiente final del recubrimiento, y si se ha plantado o no vegetación. El uso de la fórmula racional (17) para estimar la escorrentía es, generalmente, aceptable para áreas pequeñas como las de rellenos sanitarios.

TABLA 10.13. Volumen Teórico de Agua que pudiera entrar en un Relleno Sanitario terminado a través de un pie cuadrado de varios materiales de recubrimiento en un día*

Material de recubrimiento

Volumen de agua, gal.

Arena gruesa uniforme

9.970

Arena media uniforme

2.490

Arena y grava limpia bien gradada

2.490

Arena fina uniforme

100

Arena limosa y grava bien gradada

9,7

Arena limosa

2,2

Limo uniforme

1,2

Arcilla arenosa

0,12

Arcilla limosa

0,022

Arcilla (30 a 50% tamaños de arcilla)

0,0022

Arcilla coloidal

0,000022

* Adaptado de la Referencia 24

NOTA: gal x 0.003785 = m3

Entre los métodos de control de la infiltración hacia y desde rellenos sanitarios están: 1) el uso de materiales impermeables de recubrimiento, 2) la intercepción de agua subterráneas superficiales antes de que lleguen al relleno (vea la figura 10.12), 3) igualación de los niveles de agua dentro y fuera del relleno, y 4) el uso de una capa impermeable de arcilla u otros sellantes (vea la tabla 10.6). En el ejemplo 10.6 se ilustran los cálculos necesarios para el uso de una capa impermeable de arcilla.

EJEMPLO 10.6. Determinación del Espesor Necesario de la Capa de Arcilla para Limitar la Infiltración del Lixiviado.

Determine el espesor de una capa de arcilla que se debe colocar en el fondo de un relleno sanitario si la tasa de infiltración se va a limitar a unos 0,05 gal/día/unidad de área. Suponga que la tabla de agua está localizada en el fondo del relleno y que el nivel del lixiviado en el relleno se va a mantener a 2 pies por encima de la capa de arcilla mediante bombeo. El valor de K para el material de arcilla usado es de 0.02 gal/día/pie2.

Figura 10.12. Sección de un relleno sanitario mostrando el control de aguas subterráneas, control de aguas superficiales, el acabado, el material de recubrimiento y las lumbreras de gas. (Adaptado de la Referencia 24).

Solución

  1. Escriba la ecuación de Darcy para las condiciones especificadas

donde Lc = espesor de la capa de arcilla

2. Resuelva para el espesor de la capa de arcilla

Comentario. Se podría hacer un cálculo parecido cuando se usa una capa de arcilla para evitar que el agua subterránea superficial entre al relleno como es el caso de rellenos colocados en áreas con mareas.

Plan de Operación del Relleno Sanitario

Las principales características de un plan de operación de un relleno sanitario son la disposición de la planta del sitio y el desarrollo de un programa practicable de operación.

Disposición de la Planta del Sitio. En la planificación de la disposición de la planta del sitio de un relleno, se debe determinar la ubicación de los siguientes ítems: 1) carreteras de acceso, 2) albergues para el equipo, 3) básculas si se usan, 4) sitios de almacenamiento para desechos especiales, 5) sitios de acumulación del suelo, 6) áreas de relleno, y 7) plantaciones (Vea también la Tabla 10.9). En la Figura 10.13 se muestra una disposición típica de la planta para un sitio de disposición mediante relleno sanitario. Debido a que la disposición del sitio es específica para cada caso, la Figura 10.13 sólo sirve como una guía.

Programa de Operación. Los factores que se deben considerar en el desarrollo de programas de operación incluyen: 1) secuencias de llegada de los vehículos de recolección, 2) patrones de tránsito en el sitio, 3) secuencia de tiempo a seguir en las operaciones de llenado, 4) efectos del viento y otras condiciones climáticas, y 5) acceso comercial y público. Por ejemplo, debido al tráfico pesado de camiones, temprano en la mañana, puede ser necesario restringir el acceso público al sitio hasta tarde en la mañana. También, debido al efecto adverso de las condiciones de invierno, se debe establecer una secuencia de llenado de manera que las operaciones de llenado no se vean impedidas.

Figura 10.13. Disposición típica de la planta de un relleno sanitario. (Stanley Consultants, Inc.).

 

 

 

Plan de llenado para los Desechos Sólidos

Una vez se ha establecido la disposición general de la planta del sitio del relleno, será necesario seleccionar el método de colocación de los desechos a ser usado, ubicar y diseñar las celdas individuales de desechos sólidos. El método específico de llenado dependerá de las características del sitio, tales como la cantidad de material de recubrimiento disponible, la topografía, la hidrología y geología locales. (Antes, en este capitulo se presentaron detalles de varios métodos de llenado. Vea la Sección 10.2). Para evaluar planes futuros de desarrollo será necesario preparar un plan detallado de disposición de las celdas individuales de desechos sólidos. En la Figura 10.14 se muestra un ejemplo típico de tal plan.

Sobre la base de las características del sitio o del método de operación (ej. recuperación de gas), puede ser necesario incorporar lineamientos especiales para el control del movimiento de gases y lixiviado desde el relleno.

Esto pudiera incluir el uso de drenajes de arena, láminas plásticas y/o materiales arcillosos.

Figura 10.14. Plano de ubicación de las zanjas de llenado dentro de un relleno sanitario. (Adaptado de la Referencia 29).

Exigencias de Equipo

El tipo, tamaño y cantidad de equipo necesario dependerá del tamaño del relleno y el método de operación, también son factores importantes de la disponibilidad local y las preferencias del operador.

Los tipos de equipo que se usa en rellenos sanitarios incluyen: tractores de oruga y neumáticos, escarificadores, compactadores, retroexcavadoras y motoniveladoras (Vea las Figuras 10.15 y 10.16). De éstos, los más comúnmente usados son los tractores de oruga y neumáticos. Los tractores equipados en forma apropiada se pueden usar para realizar todas las operaciones necesarias en un relleno sanitario, incluyendo el extendido, la compactación, excavación de zanjas y acarreo de materiales de recubrimiento (26). La escogencia entre tractores de oruga y de neumáticos se debe basar en las condiciones locales; en la Tabla 10.14 se reporta alguna información generalizada sobre el desempeño de equipo en rellenos sanitarios.

TABLA 10.14. Características del Funcionamiento de Equipo en Rellenos*,+

Equipo

Desecho Sólido

Material de recubrimiento

Extendido

Compactación

Excavación

Extendido

Compactación

Acarreo

Tractor de oruga

E++

B

E

E

B

NA

Compactador de relleno

E

E

P

B

E

NA

Escarificador

NA

NA

B

E

NA

E

* De la Referencia 1

+ Bases de la evaluación: suelo fácil de trabajar y distancia de acarreo del material de recubrimiento mayor de 1.000 pies (328 m).

++ Símbolos de clasificación: E = Excelente, B = Bueno, P = Pobre, NA = no aplicable.

El tamaño y la cantidad de equipo dependerá, principalmente, del tamaño de la operación del relleno, las condiciones locales del lugar también influenciarán el tamaño del equipo. En la Tabla 10.15 se reportan requisitos promedio de equipo que se puede usar en la operación de rellenos, sirve como una guía en la selección de equipo.

 

(a)

(b)

Figura 10.15. Equipo típico usado en un relleno sanitario del tamaño medio. a) Tractor oruga con pantalla para basura. b) Escarificador de auto-cargue.

(a)

(b)

Figura 10.16. Equipo adicional usado en rellenos sanitarios: a) carro-tanque de agua, b) cilindro compactador con pantalla para basura.

 

 

 

 

 

 

TABLA 10.15. Necesidades promedio de equipo para un relleno sanitario*

Población

Desecho diario

ton!

Equipo

Accesorio†

Número

Tipo

Tamaño, lb

0 – 15.000

0-40

1

Tractor, oruga o neumático

10.000-30.000

Buldozer, cargador frontal. (1 a 2 yd)

Pantalla de basura

15.000 – 50.000

40-130

1

Tractor, oruga o neumático

30.000-60.00

Buldozer, cargador frontal (2 a 4 yd) Cargador de almeja Pantalla de basura

   

Escarificador, retroexcavadora, carro-tanque

   

50.000 – 100.000

130-160

1-2

Tractor, oruga o neumático

30.000+

Buldozer, cargador frontal (2 a 5 yd) Cargador almeja Pantalla de basura

   

Escarificador, retroexcavadora, carro-tanque

   

más de 100.000+

260+

2+

Tractor, oruga o neumático

45.000+

Buldozer, cargador frontal

Cargador almeja Pantalla de basura

   

Escarificador, retroexcavadora, compactador de cilindro, compactadora, motoniveladora, carro-tanque

   

* De la Referencia 26

† Opcional. Depende de la necesidad individual

! ton x 0,9072 = ton. métrica

+ Indica más de

EJEMPLO 10.7. Diseño de una Operación de Relleno Sanitario

Una ciudad está en el proceso de cerrar un botadero abierto. Se ha seleccionado un relleno sanitario como sustituto y se dispone de algunos datos. Desarrolle un diseño y plan de operación para el relleno. (En el Capítulo 17 se presentan aspectos administrativos asociados con la selección del sitio para el relleno).

El sitio seleccionado para la disposición consiste en 160 acres que actualmente son propiedad privada del Empire Road y se usa para agricultura y pastoreo de ganado; granos y pastos son los cultivos predominantes. En el sitio no existen construcciones u otras mejoras, en la Figura 10.17 se muestra la topografía del sitio.

Se hicieron pruebas de suelos y se encontró que la cubierta del suelo en el sitio es de dos tipos- capa superficial de arcilla pesada y subestrato rocoso, principalmente areniscas y alguna pizarra. El espesor de la capa superior de suelo varía desde 2 pies, en los riscos, hasta 10 a 12 pies en el fondo de los valles. El material rocoso se fractura fácilmente y rompe en un suelo de grava arenosa durante la excavación, ocasionalmente se pueden encontrar áreas duras.

El Concejo Municipal está de acuerdo en que además del uso de los perfiles de las perforaciones fuera del sitio, se debe perforar un pozo profundo de prueba para determinar el nivel del agua subterránea y obtener una muestra de esta agua para análisis, y establecer la naturaleza del estrato de agua más profundo. Se perforó un pozo de North Valley, se encontró agua a unos 100 pies debajo de la superficie. Se observó un efecto artesano en la

perforación y se consideró como una indicación de que el agua se originaba en un acuífero confinado. Los resultados de las pruebas de laboratorio de la calidad de agua fueron los siguientes:

Sólidos disueltos totales, m/l 7.388

Cloruros, mg/l 1.035

Nitratos, mg/l 40

Dureza, mg/l como CaCo3 788

Alcalinidad, mg/l como CaCo3 425

pH 8,0

Figura 10.17. Mapa topográfico del sitio de disposición para el relleno sanitario del Ejemplo 10.7.

En la figura 10.18 se muestra el perfil de la perforación para el pozo.

En el relleno se van a colocar principalmente desechos sólidos municipales, pero también se incluirán algunos desechos industriales no tóxicos y desechos agrícolas. Los parámetros de diseño a ser usados son los siguientes:

Población servida en el área

1970 30.000

1980 46.000

1990 66.000

Tasa total de producción de desechos, lb/cap/día 6.4

Altura total de la alzada, pies 10

Densidad de los desechos sólidos compactados en el relleno, lb/yd3 1000

Relación de material de recubrimiento a desechos sólidos 1:4

Solución

Analizando el mapa topográfico del sitio propuesto se decidió establecer dos rellenos, uno en North Valley y otro en South Valley, en los lugares mostrados en la Figura 10.17. El relleno de South Valley se va a completar primero. Con base en la evaluación preliminar, el paso siguiente es considerar las variables importantes de diseño y operación (hay 12).

1. Protección del Agua Subterránea. La concentración de sólidos totales es casi la cuarta parte de la de agua de mar, entonces la salinidad es extremadamente alta. La dureza del agua también es muy alta, aguas con durezas por encima de 300 mg/l expresados como carbonato de calcio se consideran muy duras. Debido a que el agua subterránea es de una calidad tan pobre, no es útil para ningún otro propósito que protección contra incendio y para mojar los desechos sólidos y la cubierta de tierra.

Si se colocara un relleno en cualquiera de los dos valles sin ningún tratamiento del área en el fondo, el potencial de contaminación del agua subterránea sería muy bajo. La contaminación del acuífero no es posible a menos que hubiera una abertura en el material de confinamiento y la presión del lixiviado en el relleno sea mayor que la del acuífero. La contaminación ascendente es posible. Para asegurar de que no ocurra interacción, se debe limitar la profundidad de la excavación a menos de 25 pies en el North Valley.

2. Carreteras Permanentes y Temporales. El primer paso en la preparación del sitio es la construcción de una carretera de entrada desde Empire Road y una carretera de acceso hasta el fondo del valle. La carretera debe ser una construcción permanente debido a que se debe usar durante la vida útil del relleno del sitio.

 

 

Figura 10.18. Perfil del suelo para un pozo perforado en el sitio de disposición en North Valley, para el ejemplo 10.7.

 

 

Figura 10.19. Planta de la localización del sitio de disposición, mostrando la secuencia de llenado para North Valley para el ejemplo 10.7.

 

Debe tener un mínimo de 22 pies de ancho con cunetas para drenaje necesarias; se debe construir con triturado y petrolizar para lograr una superficie permanente. La capa superficial de suelo se debe remover y transportar hasta el sitio de almacenamiento a medida que se construya la carretera. Cuando se concluye la operación de llenado y se cierra el sitio de disposición, se debe desmantelar la carretera de acceso y cubrir el área con tierra limpia.

Las carreteras temporales de acarreo hasta el área de operación de cada alzada, se pueden construir con una mezcla de desechos sólidos y suelo, las carreteras de acarreo no necesitan ser permanentes debido a que ellas serán cubiertas por las capas (alzadas) sucesivas de desechos sólidos.

3. Programa de llenado y operación. El método seleccionado de llenado es una combinación de relleno de área-depresión. La primera alzada en South Valley se debe iniciar a una elevación de 300 pies, como se muestra en la Figura 10.19, y se debe llenar con desechos sólidos hasta un espesor de 9,5 pies. Sobre el material compactado de relleno se debe colocar una capa de 6 pulgadas de material de recubrimiento, al finalizar cada día para proveer una superficie de rodamiento para el tránsito vehicular y evitar el acceso de roedores a los desechos compactados. Para iniciar la operación del relleno, se debe remover el suelo superficial en las partes bajas de South Valley y transportarlo al sitio de almacenamiento al extremo oriental del sitio del relleno. El montón de suelo sirve corno una presa para retener la escorrentía lo mismo que para alma cenar el suelo. El extremo occidental de la alzada se debe excavar a medida que avanza el relleno y cada alzada se debe extender como se muestra en las Figuras 10.19 y 10.20.

Figura 10.20. Sección típica a lo largo del eje aproximado del sitio de South Valley, mostrando los detalles de las alzadas para el ejemplo 10.7. (Nótese la diferencia de escala horizontal y vertical).

En la construcción del relleno se deben incorporar lumbreras para la descarga de los gases de la descomposición de los desechos sólidos. Las lumbreras se deben construir en una capa de material granular de 12 a 18 pulgadas, de manera que los gases puedan salir a la superficie fácilmente (Vea las Figuras 10.20 y 10.21).

La naturaleza rocosa del material de la cubierta en el piso la hace adecuada para ser usada como medio de ventilación. la superficie del suelo alrededor de las lumbreras debe ser moldeada de manera que el agua de lluvia se aleje para prevenir la entrada de cantidades excesivas de agua en el relleno.

El ancho del área de descargue debe estar limitado a una distancia de 150 pies para evitar el descargue indiscriminado y mantener un mejor control de la operación. El tránsito en el área de descargue consistirá de los vehículos de recolección con conductores experimentados, lo mismo que los vehículos de establecimientos comerciales e industriales y vehículos privados conducidos por los residentes quienes pueden no estar familiarizados con la operación del relleno. Las áreas para los acarreadores regulares y otros vehículos se deben mantener separadas de manera que no se desarrollen problemas de tráfico. Las áreas se pueden redistribuir los fines de semana cuando no están trabajando los acarreadores regulares y el tráfico de vehículos privados es máximo.

Figura 10.21. Detalle típico de la construcción de celdas a ser usadas en el sitio de South Valley para el Ejemplo 10.7.

4. Determinación de la capacidad del sitio. Una vez se ha seleccionado un programa de llenado es posible calcular la capacidad del sitio. En las Figuras 10.19 y 10.20 se muestra la secuencia para el llenado de South Valley. En las Tablas 10.16 y 10.17 se resumen los datos necesarios para determinar la capacidad del sitio de disposición en South Valley.

En la Tabla 10.16 se dan las cantidades totales esperadas de desecho diario, anual y anual acumulado. Como se anota, las cantidades de desecho diario y anuales se calcularon en base a la población proyectada, al finalizar el año. Se recomienda este procedimiento aunque sea conservador. El volumen se calculó usando un valor supuesto de 1.000 lb/yd3 en lugar de la densidad de los desechos sólidos compactados; los valores calculados pueden ser transformados para cualquier otro valor de la densidad.

 

TABLA 10.16. Estimación de las cantidades de Desechos para el ejemplo 10.7.

Año

Población

(000)

Cantidad de Desechos

Volumen diario*

yd3

Volumen anual,

yd3

Volumen acumulado

yd3

1975

38

243,2

88.800

88.800

1976

39,

253,4

92.500

181.300

1977

42,1

269,4

98.300

279.600

1978

42,8

273,9

100.000

379.600

1979

44,4

284,2

103.700

483.300

1980

46

294,4

107.500

590.800

1981

48

307,2

112.000

702.800

1982

50

320,0

116.800

819.600

1983

52

332,8

121.500

941.100

1984

54

345,6

126.100

1.067.200

1985

56

358,4

130.800

1.198.000

1986

58

371,2

135.500

1.333.500

1987

60

384,0

140.200

1.473.700

1988

62

396,8

144.800

1.618.500

1989

64

409,6

149.500

1.768.000

1990

66

422,4

154.200

1.922.200

* Basado en la población al finalizar el año y una densidad compactada en el lugar de 1.000 lb/yd3. Por ejemplo: (38.000 personas x 6,4 lb7persona7día) (1.000 lb/yd3).

NOTA: yd3 x 0.7646 = m3

lb/persona/día x 0.4536 = kg/persona/día

En la Tabla 10.17 se calcula la capacidad volumétrica del sitio de relleno de South Valley en yardas cúbicas. El área de cada contorno se obtiene de la Figura 10.19 usando un planímetro. De otra manera, el área del contorno se puede determinar colocando cuadrículas transparentes sobre la Figura 10.19 y contando los cuadrados. Para determinar el volumen total del relleno, se promedian las dos áreas adyacentes, el valor correspondiente se multiplica por 10 pies (altura de la alzada) y divide por 27 para hacer la conversión a yardas cúbicas. El volumen de los desechos sólidos se determina multiplicando el volumen total por 0.8, suponiendo que se necesitará 1 yarda cúbica de material de recubrimiento por cada 4 yd3 de desechos sólidos.

Cuando se comparan las cantidades dadas en las Tablas 10.16 y 10.17 la vida útil del sitio de disposición en South Valley resulta ser de alrededor de 7 años (1975 a 1981). En ese tiempo será necesario desarrollar el sitio de relleno de North Valley.

5. Material de recubrimiento. El material de recubrimiento para la acumulación de material de desechos de cada día se toma de los bordes y de áreas donde se van a colocar las alzadas subsiguientes. Debe haber algún material disponible de la excavación en la alzada en operación. La cantidad de material de recubrimiento diario variará desde 60 yd3 al principio hasta 105 yd3 al final de la operación de llenado; se estima que el material total de recubrimiento necesario para 7 años de operación es de alrededor de 195.380 yd3 (Vea Tabla 10.17).

6. Control de erosión y drenaje. La excavación de material de las pendientes laterales y la colocación del material de recubrimiento sobre los taludes terminados crearán superficies susceptibles a la erosión durante los meses lluviosos del invierno. La siembra de gramíneas o pastos sobre los taludes más inclinados ayudará a reducir la cantidad de escorrentía que llega a las áreas bajas de préstamo, estabilizando la erosión. El llenado periódico y arreglo de las pendientes terminadas ayudará a prevenir la exposición de los desechos sólidos subyacentes en el relleno.

Se debe construir un canal de drenaje alrededor del área de operación para desviar la escorrentía. En North Valley los canales se deben ubicar a una elevación de 300 pies y cerca de 400 pies en el sitio de South Valley. El canal debe tener pendiente hacia el oriente y terminar en la parte más baja del área de relleno. La pendiente natural del terreno afuera del relleno alejará el agua del sitio. El punto más alto de cada alzada deberá estar hacia el centro de manera que el agua corra hacia los lados del relleno y hacia el canal de drenaje.

7. Operación en tiempo húmedo. Las operaciones durante el período lluvioso del año, Noviembre a Abril, pueden continuar si las carreteras de acarreo son transitables; la adición de grava de fácil drenaje sobre la superficie de la carretera ayuda a mantenerla en operación. Las alcantarillas deben permitir el paso del agua a través de la vía para evitar la inundación de la carretera. El equipo de extender y compactar puede operar en condiciones de tiempo húmedo. Si las vías de acarreo se vuelven intransitables puede ser necesario desarrollar un sitio de descargue cerca de la vía pavimentada.

8. Abastecimiento de agua y prevención de incendios. Para la operación de rellenos sanitarios es necesario un suministro de agua. El humedecimiento de los desechos sólidos disminuye el arrastre y dispersión de basura por el viento. La aplicación de agua a la superficie del relleno antes de cubrirlo disminuye inmensamente la posibilidad de incendio. El abastecimiento de agua se debe usar también en el control de polvo en el área de operación y las carreteras.

Se debe suministrar agua potable a la casa de acceso para consumo del operador. Debido a la calidad pobre del agua en el sitio, se debe obtener agua potable de un suministrador de agua embotellada. Se debe usar un carro-tanque para aspersión en el control de polvo, humedecer los desechos, protección contra incendios y usos misceláneos. El camión se debe llenar con agua de hidrante de una ciudad las veces que sea necesario durante el día. El uso del carro-tanque debe ser menos costoso que extender el sistema de abastecimiento de la ciudad e instalar una estación de bombeo si es el caso.

 

 

TABLA 10.17. Estimación de la Capacidad del Sitio para Relleno en South Valley para el Ejemplo 10.7.

Alzada número

Elevación

Area, pie2

Capacidad entre contornos,†

yd3

En el contorno intervalo*

Promedio entre contornos

 

300

23.000

   

1

   

35.500

13.200

 

310

48.000

   

2

   

64.000

23.700

 

320

80.000

   

3

   

115.000

42.600

 

330

150.000

   

4

   

197.500

73.200

 

340

245.000

   

5

   

272.500

101.000

 

350

300.000

   

6

   

310.000

114.800

 

360

320.000

   

7

   

342.500

126.900

 

370

365.000

   

8

   

402.500

149.100

 

380

440.000

   

9

   

450.000

166.700

 

390

460.000

   

10

   

447.500

165.700

 

400

435.000

   

Capacidad total, yd3

   

976.900

       

(747.328 m3)

Capacidad de desechos sólidos, ‡ yd3

 

781.520

       

(597.863 m3)

* De la Figura 10.19

† Volumen = (área promedio, pie2) x (10 pies) (27 p3/yd3)

‡ Capacidad total de desechos sólidos = capacidad total x 0.8

NOTA: pie x 0.3048 = m

yd3 x 0.7646 = m3

pie2 x 0.0929 = m2

pie3 x 0.02833 = m3

9. Control de la operación. Se recomienda una báscula y una caseta de entrada. La caseta será usada por el personal que pesa los camiones. Si se conoce el peso de los desechos sólidos que se entregan, entonces se puede determinar la densidad de los desechos en el lugar y observar la eficiencia de la operación. Los registros del peso se pueden usar también como una base para cobrar a las agencias participantes y a los acarreadores privados por sus contribuciones de desechos.

La caseta de entrada puede ser una construcción relativamente simple, puesto que será usada por muy pocas personas y no se necesita un sistema complicado para operar el sitio. Puede ser adecuada una estructura prefabricada o una oficina montada en un trailer de 10 x 20 pies.

El horario recomendado para operación del sitio es de 8 a.m. a 5 p.m., 7 días a la semana, puesto que el sitio debe estar abierto para conveniencia del público.

10. Necesidades de equipo. Las necesidades de equipo para la operación de un relleno sanitario dependen de la cantidad y el tipo de desechos sólidos a ser manejados, el tipo de material de recubrimiento y la distancia a la que se debe transportar el material de recubrimiento. En este sitio, el material de recubrimiento se debe excavar y acarrear al lugar de llenado, los desechos sólidos se deben extender y compactar, colocar y compactar el material de recubrimiento sobre los desechos sólidos; limpiar ocasionalmente el área de préstamo y la zona de relleno; nivelar periódicamente la superficie del relleno para eliminar las huellas dejadas por el equipo, remover huecos producidos por el asentamiento diferencial a medida que los desechos sólidos se descomponen para mantener un drenaje adecuado. En la Tabla 10.15 se suministra información sobre equipo y necesidades para el relleno.

La cantidad de desechos sólidos entregados al relleno variará desde 122 hasta 154 ton/día durante los 7 años de vida del sitio. El siguiente equipo debe ser capaz de manejar 130 a 250 toneladas cortas en 8 horas (Vea la Tabla 10.15), será necesarios:

  1. Un tractor de oruga con pantalla para basura, 150 a 180 hp.

b. Un compactador para el relleno

c. Un escarificador, 15 yd3

d. Un carro-tanque para acarrear agua y distribuirla, 1.200 gal. de capacidad.

El tractor o buldozer de oruga se puede usar todo el tiempo para extender y cubrir los desechos y para el mantenimiento general del sitio. El compactador se puede usar para compactar los desechos y empujar el buldozer de oruga; el escarificador se puede usar para excavar y transportar material de recubrimiento.

11. Personal. Las necesidades de personal en el sitio del relleno son las siguientes:

a. Un asistente de la báscula y colector de la tarifa quien estará en la caseta de entrada para controlar el acceso al sitio, pesar los vehículos que ingresan, recolectar las tarifas y llevar los registros.

b. Dos operadores de equipo. El carro-tanque será usado en forma intermitente lo mismo que el compactador y el escarificador. Una persona puede operar estas piezas del equipo. La otra persona opera el buldozer de oruga a tiempo completo. Los dos pueden alternar en el trabajo en el sitio para variar sus tareas. Los operadores pueden ayudar a descargar los desechos sólidos dirigiendo los vehículos a las áreas apropiadas de descargue.

12. Uso del suelo después de la disposición. El área total del sitio del relleno se usa actualmente para pastoreo y cultivos agrícolas. La altura final del relleno se preparará de manera que se puedan reiniciar operaciones agrícolas; esto se puede llevar a cabo mediante el movimiento de la capa superficial del suelo desde el lugar donde se almacenó hasta el área terminada del relleno. La capa final de suelo superficial deberá tener 2 pies de espesor; una vez terminado, será necesario llenar y nivelar periódicamente durante los 2 a 5 años siguientes para mantener condiciones adecuadas de drenaje superficial.

10.6. DISPOSICION DE DESECHOS SOLIDOS EN EL OCEANO

Aunque el bote de desechos sólidos municipales en el mar se abandonó en los Estados Unidos en 1933, el concepto persistió durante años y todavía se discute con frecuencia. Durante los últimos años, se ha descartado la idea de que el océano es un sumidero gigantesco, en el que se puede botar una cantidad infinita de todos los tipos de polución. Por otro lado se argumenta que muchos desechos que ahora son colocados en rellenos sanitarios o sobre el suelo podrían ser usados corno fertilizantes para aumentar la productividad del océano. También se argumenta que la colocación de desechos en zanjas en el fondo del océano donde ocurren pliegues tectónicos es un método efectivo de disposición de desechos. Actualmente (1976) un número de desechos sólidos industriales y otros desechos están siendo dispuestos en el océano (Vea el Capítulo 11).

Desechos Sólidos Industriales (25)

El método usual empleado para la disposición de desechos industriales en el océano consiste en transportar los desechos en masa o en recipientes a bordo de barcazas remolcadas o autopropulsadas al punto de descargue, generalmente en altamar. Las barcazas tienen capacidades en el rango de 1.000 a 5.000 toneladas; deben tener fondo doble y estar certificadas por la Guarda Costera de los Estados Unidos. Las tasas de descarga para desechos industriales convencionales varían entre 4 y 20 ton/min. La boca de descargue es arrastrada a una profundidad de 1 a 2,5 fatoms (1,80 a 4,50 m) de profundidad a una velocidad de 3 a 6 nudos.

Los desechos en recipientes son pesados y hundidos o se despedazan y dejan hundir. En algunos casos, los desechos químicos son llevados al mar como carga de borda en barcos mercantes; una vez el barco está en alta mar, los recipientes se botan por la borda.

Desechos Sólidos Municipales

Con la excepción de algunos casos aislados y excluyendo el lodo de aguas residuales, los desechos sólidos de los Estados Unidos no son desechados en el ambiente marino (25). Una de las razones principales es la de que muchos componentes de los desechos sólidos, incluyendo papel, madera, plásticos y caucho, flotarán en la superficie. La presencia de grandes cantidades de desechos sólidos flotando es inaceptable desde el punto de vista estético de navegación y ambiental. Aunque los desechos hubieran sido embalados antes de la disposición en el océano, es casi seguro que, después de un período de tiempo, los paquetes se desintegrarán y los materiales livianos subirán a la superficie. Por estas razones, la disposición de desechos sólidos municipales no es una alternativa viable ahora.

10.7. TEMAS DE DISCUSION Y PROBLEMAS

10.1. Una comunidad de tamaño medio tiene tres áreas principales de producción de desechos sólidos (dos áreas residenciales y el distrito central de negocios). Esta ciudad es muy afortunada porque dispone de varios sitios de disposición. El sitio más cercano a la ciudad tiene una capacidad diaria D1 y una vida útil de 5 años. Los siguientes dos sitios de disposición tienen una capacidad diaria D2 y D3 respectivamente, están a la misma distancia desde la ciudad y tienen una vida útil de 20 años. El cuarto sitio es el más distante de la ciudad, D4, es su capacidad diaria y es suficiente para manejar todos los desechos sólidos y tiene una vida útil de 100 años. Ahora se están llevando desechos sólidos a todos los sitios y se cubren o queman inmediatamente.

Un recolector privado ha propuesto recientemente al concejo municipal abandonar los tres sitios de disposición más pequeños y acarrear todos los desechos sólidos al sitio más distante. Si el único criterio es el costo, describa en detalle como llegaría al mejor método de operación (Ejemplo: Cuál o cuáles sitios se deberían usar y durante cuánto tiempo) para obtener el costo anual más bajo durante los próximos 20 años. Suponga que prevalecen las siguientes condiciones y que se dispone de todos los datos necesarios.

1. Los tres sitios de disposición más pequeños van a ser operados como rellenos sanitarios modificados (cubiertos en días alternos). El sitio más grande se operará como un relleno sanitario (los desechos sólidos se cubrirán cada noche) si es el único que se usa o como un relleno modificado si se usa junto con los otros sitios.

2. Debido a las distancias involucradas, no es económicamente factible una estación de transferencia.

10.2.

1. Usando los datos de reducción de volumen reportados en la Tabla 10.10, estime la densidad de los desechos sólidos en el lugar, para la siguiente composición.

 

Componentes

Porcentaje en peso

Desechos de alimentos

12

Cartón

5

Papel

50

Envases de hojalata

10

Vidrio

7

Recortes de jardín

16

 

100

2. Si se removiera el 80% del papel, ¿cuál sería la densidad resultante?

3. ¿Por qué factor aumentaría la vida útil del sitio del relleno si se removieran el 80% del papel y el cartón?

10.3. Prepare un diagrama de alzada del sitio de disposición mostrado en la Figura 10.19 para North Valley y determine su capacidad.

10.4. Dado el plano del sitio que se muestra en la Figura 10.22 para un pedazo de terreno cerca del río Fallen Oak, prepare un programa de operación del relleno sanitario para las siguientes condiciones:

1. Número de servicios de recolección = 2.800 (promedio durante 20 años)

2. Cantidad de desechos sólidos producidos por servicio = 14,0 lb/día

3. Densidad de los desechos sólidos compactados en el relleno 800 lb/yd3.

4. Máxima altura permisible de la superficie terminada sobre el suelo circundante = 5 pies.

En el análisis de su programa incluya lo siguiente:

1. Trabajo de preparación del sitio, si fuere necesario

2. Plan de colocación de los desechos (ejemplo método propuesto a ser seguido en el llenado del sitio)

3. Vida útil estimada del sitio

4. Necesidades de equipo e instalaciones de almacenamiento

    1. Fuerza de trabajo y especificaciones

6. Programa de operación

Figura 10.22. Sitio para Disposición de Desechos Sólidos para el Problema 10.4.

10.5. Suponiendo que las curvas que se muestran en la Figura 10.7 se pueden representar por una ecuación de primer orden, estime el asentamiento superficial después de 10 años en un relleno sanitario bien compactado (use la curva de compactación máxima). ¿Cuál será el asentamiento máximo en la superficie después de 50 años?.

10.6. Hace varios años se terminó un relleno sanitario de 50 pies de espesor, situado sobre una grava aluvial. El nivel normal del agua subterránea está a 150 pies debajo de la superficie o a 100 pies debajo del fondo del relleno. Un pozo especial de muestreo al borde del relleno muestra que la atmósfera en los intersticios del suelo a 20 pies por encima de la tabla de agua contiene 48% de CO2, 28% de CH4, 20% de N2, 2% de O2, 1% de H2S y 1% de otros gases, analizados y calculados en base seca a 0°C y 760 mm de presión. Con base en un periodo largo de contacto (ejemplo: en equilibrio) a 10°C, calcule la concentración, en mg/l , que se espera en las capas superiores del agua subterránea para cada uno de estos cinco gases a una presión total de 1 atmósfera a 10°C. Suponga condiciones de saturación para la presión de vapor (problema, cortesía del Dr. Paul H. King).

10.7. Si se van a mezclar desechos sólidos municipales con la composición dada en la Tabla 4.2 con lodos de una planta de tratamiento de aguas servidas que contienen 5% de sólidos para obtener un contenido final de humedad del 55%, estime la cantidad total de lixiviado que se produciría por yarda cúbica de desecho sólido compactado, si no se permitiera la entrada de infiltración superficial al relleno terminado. Suponga que los siguientes datos e información son aplicables:

1. Contenido inicial de humedad de los desechos sólidos municipales = 21%.

2. Densidad de la mezcla compactado de desechos sólidos y lodo en el lugar = 1.200 lb/yd3.

3. Fórmula química para la fracción degradable de los desechos combinados C60 H85 O40 N

4. Los desechos degradables serán convertidos totalmente de acuerdo con la Ecuación 9.5.

5. Contenido final de humedad de los desechos que permanecen en el relleno = 35 por ciento.

6. Desprecie la evaporación en la superficie

10.8. En el problema 10-7, si la densidad final en el lugar después de que se han transformado todos los desechos degradables y se ha removido el lixiviado es de 1.400 lb/yd3, estime la reducción total de volumen en porcentaje. Defina claramente todas las suposiciones usadas en la solución de este problema.

10.9. Determine el efecto de un aumento en la temperatura de 10°, sobre la tasa de percolación del lixiviado en un relleno sanitario.

10.10. En su primer día de trabajo para una organización consultora de desechos sólidos, su superior le pide a usted preparar una propuesta (en forma esquemática) para evaluar la factibilidad de botar al océano desechos embalados. La única información disponible es que Press-It-Tight Baling Co. alega que puede producir balas con una densidad media de 70 lb/pie3, y que si botan al océano estas balas, se hundirán hasta el fondo debido a su densidad y permanecerán allí, sin ocasionar problemas. Estructure su propuesta preguntándose a sí mismo la clase de información, datos y criterios que serían necesarios para proteger el ambiente y formular políticas que interesen al público sobre la disposición en el océano.

10.8. REFERENCIAS

1. Brunner, D. R. and D.J. Keller: Sanitary Landfill Design and Operation, U.S. Environmental Protection Agency, Publication SW-65ts, Washington, D.C. 1972.

2. Clark, D.A. and J.E. Moyer: An Evaluation of Tailing Ponds Sealants, U.S. Environmental Protection Agency, Publication 660/2-74-065, Corvallis, Oreg., 1974.

3. County of Los Angeles, Department of County Engineer, Los Angeles, and Engineering-Science, Inc.: Development of Construction and Use Criteria for Sanitary Landfills, An Interim Report, U.S. Department of Health, Education, and Welfare, Public Health Service, Bureau of Solid Waste Management, Cincinnati, 1969.

4. Cummins, R.L.: Effects of Land Disposal of Solid Wastes on Water Quality, U.S. Department of Health, Education, and Welfare, Public Health Service Publication SW-2ts, Cincinnati, 1968.

5. Davis, S.N. and R.J. M. DeWiest: "Hydrogeology," Wiley, New York, 1966.

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8. Eliassen, R.: Decomposition of Landfills, American Journal of Public Health, vol. 32, no. 3, 1942.

9. Eliassen, R.: Load Bearing Characteristics of Landfills, Engineering News Record, vol. 129, no. 11, 1942.

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12. Glasstone, S.: "Textbook of Physical Chemistry," 2d. ed., Van Nostrand, Princeton, N.J. 1946.

13. Guidelines for Local Government on Solid Waste Management, U.S. Environmental Protection Agency, Publication SW-17c, Washington, D.C. 1971.

14. Hughes, G.M., R.A. Landon, and R.N. Fairolden: Hydrogeology of Solid Waste Disposal Sites in Northeastern Illinois, U.S. Environmental Protection Agency, Publication SW-12d, Washington, D.C. 1971.

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16. Krauskopf, K.B.: "Introduction to Geochemistry," McGraw-Hill, New York, 1967.

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27. State Water Resources Control Board: In-Sites Investigation of Movements of Gases Produced from Decomposing Refuse, The Resources Agency, Publication 31, State of California, Sacramento, 1965.

  1. State Water Resources Control Board: In-Sites Investigation of Movements of Gases Produced from Decomposing Refuse, Final Report, The Resources Agency, Publication 35, State of California, Sacramento, 1967.

29. Wall, T.E. and J.C. Young: Design Guide for Sanitary Landfills in Iowa, Presented at the Eleventh Annual Water Resources Design Conference. Iowa State University, Ames, Iowa, 1973.