PROJETO APLICADO II
INSTITUTO POLITÉCNICO – Centro Universitário UNA

TRATAMENTO DE CHORUME EM ATERRO SANITÁRIO

CURSO: Engenharia Civil TURMA: ENC4BN - RJA
PROFESSOR: Pedro Gasparini Barbosa Heller

Carlos Gastron da Rocha Júnior; Fernando Henrique Amaral Moreira;
Joelma Natália Peixoto; Márcio Jose Moreira Silva;
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Resumo – Este documento apresenta o tratamento de chorume pelo método de recirculação; as vantagens em relação a outros métodos de tratamento; o dimensionamento, os materiais e/ou equipamentos utilizados e a forma de construção do sistema específico, além de analisar os outros métodos buscando entender de forma sucinta as diferenças entre cada um e as principais características.

Palavras-chave: chorume; tratamento de resíduos; aterros sanitários; tratamento de aterros sanitários.

  1. INTRODUÇÃO

A necessidade de tratamento de resíduos vem crescendo a cada ano. O que gera a busca de novas alternativas e tecnologias para tratamento destes resíduos em aterros sanitários. O maior poluente gerado em um aterro refere-se ao chorume, líquido de composição bastante variável que adquiri características poluentes devido ao seu contato com uma massa de resíduo sólido em decomposição.

Buscando entender o funcionamento de um aterro sanitário, mais especificamente, o saneamento de um aterro foi dada ênfase ao tratamento de chorume em aterros sanitários, com o objetivo de se analisar todo o processo e as possibilidades de tratamento para o resíduo específico.

Nas lagoas de tratamento deste tipo de resíduo, as técnicas que se aplicam assemelham-se com as utilizadas no tratamento de esgotos: lagoas anaeróbias, facultativas, reatores, digestores, etc. Para aterros sanitários, utilizam-se com mais frequência: lagoas anaeróbias e facultativas, onde a remoção da carga orgânica do chorume ocorre pela ação das bactérias. Após o tempo em que fica retido na lagoa (tempo de detenção) o líquido apresenta condições de lançamento em corpos d’água sem risco de contaminação.

Por este motivo será apresentado a seguir alguns processos de tratamento do chorume.

  2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Um dos principais problemas com projetos e manutenção de aterros sanitários é a gestão adequada do chorume, ou lixiviado, resultante do processo de decomposição química e microbiológica dos resíduos sólidos depositados. Sua composição química apresenta grande variabilidade, uma vez que, além de depender da natureza dos resíduos, é também influenciada por fatores climáticos, como chuvas, temperatura e vida útil.

Processos biológicos apresentam baixa eficiência na remoção de carga orgânica, exigindo grandes bacias de equalização. Processos físico-químicos produzem grandes quantidades de lodo, necessitando ainda de maiores recursos para seu manejo. Logo, a busca por formas alternativas eficientes que auxiliem ou substituam os processos convencionais tornam-se necessários.

Desta forma, associadamente a classificação, as características do chorume tornam-se importantes na avaliação de processos alternativos e opções de reciclagem. Segundo TCHOBANOGLOUS (1993), tanto para aterros novos como para mais antigos, os parâmetros representativos são:

Tabela 1: Dados típicos da composição do chorume para aterros novos e antigos
Características | Valores (mg/l) |
| Novos aterros(menos de 2 anos) | Aterros antigos(mais de 10 anos) |
| Faixa de variação | Típico | |
DBO5 | 2000 – 30000 | 10000 | 100 – 200 |
COT (carbono org. total) | 1500 – 20000 | 6000 | 80 – 160 |
DQO | 3000 – 60000 | 18000 | 100 – 500 |
Sólidos suspensos totais | 200 – 2000 | 500 | 100 – 400 |
Nitrogênio Orgânico | 10 – 800 | 200 | 80 – 120 |
Nitrogênio amoniacal | 10 – 800 | 200 | 20 – 40 |
Nitrato | 5 – 40 | 25 | 5 – 10 |
Fósforo total | 4 – 100 | 30 | 5 – 10 |
Alcalinidade como CaCO3 | 1000 – 10000 | 3000 | 200 – 1000 |
pH | 4,5 – 7,5 | 6 | 6,6 – 7,5 |
Dureza total como CaCO3 | 300 – 10000 | 3500 | 200 – 500 |
Fonte: TCHOBANOGLOUS e colaboradores, 1993.

As propriedades físicas, químicas e biológicas dos resíduos sólidos domésticos, são de grande importância para análise, concepção e dimensionamento dos elementos constituintes do sistema de manejo de resíduos sólidos. Possibilita a escolha de alternativas para coleta, tratamento e destinação, assim como dos equipamentos envolvidos.

Segundo Ferreira et al. (2002) após a caracterização do chorume, o conhecimento das diversas técnicas de tratamento utilizadas no mundo, tornam-se relevantes, uma vez que possibilita adequar o caso em estudo ao melhor tratamento, visando uma melhor eficiência do mesmo. Destas podemos classificá-las em dois âmbitos: realizadas no próprio aterro “on-site”, ou um sistema externo de tratamento “off-site”.

Das várias alternativas “on-site” utilizadas para o tratamento do chorume, destacam-se entre os principais processos: os tratamentos biológicos aeróbios e anaeróbios, os processos oxidativos e os processos de separação com membranas.

Vale a pena ressaltar que, em alguns casos, utilizam-se uma combinação entre processos, como concluiu Cammarota et al (1994), em virtude da alta resistência à
biodegradação do chorume.

      3.1. Tratamento do chorume:

De acordo com o Manual do IBAM - INSTITUTO BRASILEIRO DE ADMINISTRAÇÃO MUNICIPAL, o tratamento do chorume pode ser feito por meio de lagoas de estabilização aeróbicas facultativas em série, seguidas de uma lagoa de polimento. Essa é a forma de tratamento mais empregada atualmente. Recomenda-se ainda que as lagoas sejam precedidas de um gradeamento manual e de um tanque de equalização onde o chorume deve ficar retido, pelo menos 24 horas, para homogeneizar ao máximo a sua composição.

O livro Lagoas de Estabilização da USP-OPAS-OMS, 1967 cita que: apesar de econômicas, as lagoas são complexas e devem contemplar detalhes relativos a:   Área da lagoa, localização, número de unidades, profundidade, forma em planta, cota e preparo do fundo, taludes, proteção, dispositivo de entrada, dispositivo de saída, medição de vazão, proteção contra água da chuva e trecho final do emissário

  3. MATERIAIS E MÉTODOS

O Presente trabalho aplica-se a uma cidade fictícia com uma população de 50.000 habitantes. Foi estimada a quantidade de resíduo produzido e dimensionado um sistema de tratamento para o chorume gerado. Este baseia-se em artigos e livros técnico-cientificos.

      4.2. Calculo da área do aterro

S = 50.000 hab x 0,6 kg/hab.dia = 30.000 kg/dia
(30.000 / 230kg/m³ (peso especifico do lixo) = 130 m³/dia
130 m³/dia x 560 = 72800 = 7,28 hectares

Segundo o Manual do IBAM - INSTITUTO BRASILEIRO DE ADMINISTRAÇÃO MUNICIPAL, o fator 560 baseia-se nos parâmetros usualmente utilizados em projetos de aterros: vida útil de 20 anos, taludes 1:3 e ocupação de 80% do terreno com a área operacional.

      4.3. Calculo da vazão de chorume

Procurando aprimorar nosso projeto, voltaremos ao início, para rever um detalhe que é fundamental e do qual depende praticamente toda a sequência de cálculos relacionados ao tratamento do chorume: o seu volume. Usaremos uma equação (citada por Lima e Cavalheiro, 1993) encontrada num site de uma tese desenvolvida na UERJ e relativa ao chamado método suíço em contraposição aos valores sugeridos pelo Manual do IBAM. Eis a equação:

Q = (P*S*K) / t onde:

Q = vazão média de chorume (l/s)
P = chuva média anual (mm/ano)
K = constante de compactação (tab)
S =área do aterro (m²)
t = tempo (31.536.000 s/ano)

Valores de K:
Aterro fracamente compactado = 0,25 a 0,50
Aterro fortemente compactado = 0,15 a 0,25

P = 720 mm/ano (um valor considerado baixo para o lixo residencial)
S = 72800 m2 (valor calculado pelo método do Manual do IBAM)
K = 0,20 (usado em aterros fortemente compactados)

Q = (720 mm/ano x 72800 x 0.20) / (31.536.000 s/ano) = 0,35 l/s = 30,24 m³/dia

      4.4. Drenagem do chorume

Segundo o Manual do INSTITUTO BRASILEIRO DE ADMINISTRAÇÃO MUNICIPAL, o sistema de drenagem de chorume em um aterro sanitário é formado por tubos de drenagem, posicionado em espinha de peixe, com um tubo coletor central, no sentido da maior dimensão, de onde partem os drenos secundários, paralelos e espaçados de 30m, para ambos os lados. Informa ainda que o leito (drenos cegos) deve ser em brita. Célula é uma (sub)área onde são depositados os resíduos.

Tamanho da célula:
L (aterro) = Raiz (Área Aterro) = raiz (72800m2) = 270 m de lado aprox.
L (célula) = 270 m / 2 = 135,0 m (arbitramos dividir o aterro em 2 células).
Assim, cada célula terá as dimensões de 270 m x 135 m.

Vazão do chorume a drenar:
Q = m3/d = 30,24 m3 / 86400 s = 0,00035 m3/s = 0,35 l/s

      4.5.   Diâmetro dos Drenos

Teremos, por célula, um dreno principal de 270 m e 8 laterais de 34 m (4 de cada lado). Considerando um tubo-dreno corrugado de PVC, a vazão de 30,24 m3/dia e o gradiente hidráulico de 2%, teremos:

D = 0,2557 x Q^0,375 x i^-0,187
D = 0,2557 x 0,0084m³/s^0,375 x 0,02^-0,187 = 0,088 m = 100 mm = 4”

NOTA: Os tubos de drenagem de PVC, rígidos (cor cinza) ou flexíveis (cor amarela), têm diâmetros de 100 a 150 mm e de 65 a 110 mm, respectivamente. Os cinzas são encontrados em varas de 6m e os amarelos, em rolos de 50m. O assentamento da tubulação deve ser feito sobre berço de brita grossa, em valas com ou sem revestimento externo de geotêxtil e largura mínima de 3 vezes o diâmetro do tubo. O fundo da vala deverá ter uma declividade mínima de 0,5 a 1% e os tubos devem ser colocados sobre a geomembrana (manta plástica) que cobre o fundo da célula, impermeabilizando-a.

OBS.: A equação para cálculo do diâmetro foi tomada do livro Envelopamento de tubos-dreno com mantas não-tecidas, Leziro Silva, UFSC, 1983.

      4.6. Calculo de volumes das lagoas

  * 3.5.1 Lagoa de Estabilização

Com dados obtidos no livro Lagoas Estabilização da USP-OPAS-OSM, e considerando uma profundidade de 3m, tempo de detenção de 20 dias, e uma produção diária de chorume de 30,24 m3/dia ,teremos:

V = Q x D=30,24x20 dias =604,8 m3

Onde,

V = volume total da lagoa
Q = Vazão de chorume diária em m3, para solo argiloso
D = tempo de detenção

  * Calculo da área da lagoa

A=V/H =604,8m3 / 3,0 m = +- 200 m2

Onde,

A = Área total da lagoa
V = Volume da lagoa
H = Altura da lagoa

Para o dimensionamento, usaremos o formato retangular, com uma relação x = 2y.
Logo, a lagoa terá as seguintes dimensões:

X = 20m; Y = 10m; H = 3,0m
                                                             

  *
  * 3.5.2 Lagoa Facultativa

Seguindo o mesmo raciocínio de cálculo da primeira lagoa, mudando o tempo de detenção e a profundidade, teremos os seguintes resultados:

V = Q x D = 30,24 x 10 = 302,4 m3
A = V/H = 302,4/1.5 = +- 200 m2

Dimensões:

X = 20m; Y = 5m; H = 1,5m

                                       

Obs: Deverá ser construída uma canaleta para coleta de água de chuva, impedindo assim que estas caiam diretamente nas lagoas, pois poderá arrastar materiais sólidos, prejudicando a eficácia do funcionamento do sistema de drenagem e consequentemente o tratamento do chorume.

  * Esquema gráfico do aterro com o tratamento do chorume

Através do sistema de drenagem estilo espinha de peixe, utilizaremos o sistema de duas lagoas: a primeira (lagoa de estabilização) receberá o chorume gerado no aterro através de coleta por drenos de 100 mm envolvidos por uma manta geotêxtil; a segunda será uma lagoa facultativa que receberá o chorume estabilizado e será conduzido por gravidade. Finalizando o processo, iniciaremos a recirculação no próprio aterro com a utilização de um caminhão pipa para fazer a coleta do chorume contido na lagoa facultativa e lançamento nas vias de acesso internas, em terra batida, o que irá possibilitar seu processo de evaporação.

Para implantação do sistema de tratamento do chorume gerado na cidade “fictícia” de 50.000 habitantes, haverá a necessidade de um aterro com área de 7,3 hectares.

  4. CONCLUSÃO

O processo de tratamento de chorume em aterros sanitários é um processo ainda novo no Brasil e que está em fase de implantação. Por este motivo, ainda faltam dados mais precisos quanto à eficácia dos tratamentos relacionados acima e quanto ao grau de purificação destes.

Portanto, podemos concluir que o tipo de tratamento mais seguro e adequado é o processo de recirculação do chorume, pois após sua coleta e acúmulo na lagoa de estabilização, o mesmo é conduzido para a lagoa facultativa e lançado no próprio aterro. A partir dai será eliminado pelo sistema de evaporação.

Sendo assim, este processo é um dos mais seguros, pois elimina o risco de contaminação dos cursos d’água com o lançamento do resíduo tratado nestes cursos.

  5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] CHRISTENSEN, T.H.; KJELDSEN, Basic Biochemical Process in Landfills. in: Sanitary Landfilling: Process, Technology and Environmental Impact. Cap. 2.1. Academic Press. London, 1989.

[2] FENN, D.G.; HANLEY,K.J; DeGEARE, T.V., Use of Water Balance Method for Predicting Leachate Generation from Solid Waste Disposal Sities. EPA/530/SW-168, Oct., 1975.

[3] HAMADA. Jorge. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental.19º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental. Estimativas de geração e caracterização do chorume em aterros sanitários.

[4] MONTEIRO, JOSÉ HENRIQUE PENIDO; ZVEIBIL, VICTOR ZULAR. IBAM - Instituto Brasileiro de Administração Municipal. Manual de Gerenciamento Integrado de resíduos sólidos. Rio de Janeiro: IBAM, 2001. 200 p.

[5] MULTIPLY, J. VIANA. Tratamento do chorume em aterro. Artigo – Item 9. AM. 12 de setembro de 2007.

[6] PIRES, JOSÉ CARLOS DE ARAUJO. Projeto de tratamento do chorume produzido no aterro metropolitano de Gramacho através de “Wetland”. Rio de Janeiro. 2002.

[7] TCHOBANOGLOUS, G., THEISEN, H., VIGIL, S.A., Integrated Solid Wast Management - Engineering Principles and Management Issues. McGraw-Hill International Editions.ISBN 0-07-0632375.978p. 1993.