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UNIVERSIDADE DE CAXIAS DO SUL CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL GESTÃO DE RESÍDUOS SÓLIDOS II VIRGÍNIA VIGANÓ PROJETO DE ATERRO SANITÁRIO Caxias do Sul 2015 2 VIRGÍNIA VIGANÓ PROJETO DE ATERRO SANITÁRIO Trabalho acadêmico apresentado como parte dos requisitos para obtenção da aprovação na disciplina de Gestão de Resíduos Sólidos II do curso de Engenharia Ambiental. Prof. Msc. Geraldo Antônio Reichert. Caxias do Sul 2015 3 LISTA DE FIGURAS Figura 1: Vista tridimensional do terreno com a modelagem da trincheira projetada. ......................................................................................................... 11 Figura 2: Vista aproximada da modelagem da trincheira projetada. ................ 11 Figura 3: Relações para seção semi-circular ................................................... 16 Figura 4: Sistema de impermeabilização inferior. ............................................. 24 Figura 5: Sistema de impermeabilização superior. ........................................... 24 Figura 6: Modelo do equipamento compactador de resíduos. ......................... 25 4 LISTA DE TABELAS Tabela 1: Estimativa geral do volume de resíduos sólidos no aterro sanitário. .. 9 Tabela 2: Cubagens de corte e aterro. ..................................................................... 11 Tabela 3: Valores do coeficiente de escoamento superficial. .............................. 14 Tabela 4: Valores do coeficiente de rugosidade. ................................................... 15 Tabela 5: Valores do coeficiente de rugosidade. ................................................... 17 Tabela 6: Orçamento. ................................................................................................. 26 5 SUMÁRIO 1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS ................................................................................... 6 2 MEMORIAL DESCRITIVO ....................................................................................... 7 2.1 INFORMAÇÕES CADASTRAIS ......................................................................... 7 2.1.1 CONTRATANTE ......................................................................................... 7 2.1.2 EMPRESA CONTRATADA ....................................................................... 7 2.2 ASPECTOS GERAIS DO MUNICÍPIO E ÁREA PARA O ATERRO .................... 8 2.3 ESTIMATIVA DA FUTURA GERAÇÃO DE RESÍDUOS SÓLIDOS .................... 8 3 MEMORIAL TÉCNICO ........................................................................................... 10 3.1 DIMENSIONAMENTO DAS TRINCHEIRAS DO ATERRO .............................. 10 3.2 SISTEMA DE DRENAGEM SUPERFICIAL ...................................................... 12 3.2.1 DETERMINAÇÃO DA VAZÃO PLUVIAL A SER DRENADA ............. 12 3.2.2 DIMENSIONAMENTO DO CANAL DE DRENAGEM .......................... 15 3.2.3 SISTEMA DE DRENAGEM ENTRE AS VALAS ................................... 16 3.3 SISTEMA DE DRENAGEM DE LIXIVIADOS ................................................... 16 3.3.1 DETERMINAÇÃO DA VAZÃO DE LIXIVIADOS ................................. 16 3.3.2 DIMENSIONAMENTO DOS DRENOS PARA O LIXIVIADO ............ 18 3.3.3 VELOCIDADE MÉDIA DE PERCOLAÇÃO E NÚMERO DE REYNOLDS .......................................................................................................... 19 3.3.4 ESPAÇAMENTO ENTRE OS DRENOS DE LIXIVIADO ................... 21 3.3.5 DRENAGEM DE BIOGÁS ....................................................................... 22 4 MÉTODO DE ATERRO ........................................................................................... 23 5 SISTEMA DE IMPERMEABILIZAÇÃO INFERIOR ............................................ 23 6 OPERAÇÃO DO ATERRO ..................................................................................... 25 6 ORÇAMENTO ........................................................................................................... 26 7 REFERÊNCIAS ........................................................................................................ 28 APÊNDICES ................................................................................................................. 29 6 1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS Os resíduos sólidos decorrentes das atividades humanas requerem práticas especificas para o seu manejo e destinação ambientalmente adequada. A intensa geração dos mesmos na atualidade está relacionada ao crescimento da população e à diversidade da composição dos bens de consumo oferecida pelo mercado. Estes fatores, associados à saúde da população e a legislação atual, tem induzido a busca de tecnologias que atendam um padrão de sustentabilidade econômica, ambiental, técnica e social, pois cabe ao município responsabilizar-se pela destinação final dos resíduos gerados pela população. A utilização de aterros sanitários para a destinação final dos resíduos sólidos urbanos apresenta-se como o método de tratamento e destino final mais utilizado em municípios de pequeno porte, visto que não demanda de tecnologias sofisticadas e ampla mão de obra. Segundo Reichert (2007), o tratamento e a disposição de resíduos no solo é um componente inevitável de qualquer sistema de gerenciamento de resíduos sólidos. Segundo a norma ABNT NBR 8419/1985, aterro sanitário é uma técnica de disposição de resíduos sólidos urbanos (RSU) no solo sem causar danos à saúde pública e à sua segurança, minimizando os impactos ambientais. Este método utiliza princípios de engenharia para confinar os resíduos sólidos à menor área possível e reduzi-los ao menor volume permissível, cobrindo-os com uma camada de terra na conclusão de cada jornada de trabalho, ou a intervalos menores, se for necessário. O seguinte projeto consiste no estudo realizado para a implantação de um Aterro Sanitário de Pequeno Porte (ASPP) no município de Teutônia - RS, composto pelo memorial descritivo e memorial técnico, incluindo os dimensionamentos em planta. Teutônia apresenta no seu projeto de aterro sanitário, uma forma de disposição final de resíduos sólidos urbanos no solo, mediante confinamento com material inerte, geralmente solo, segundo normas operacionais específicas, de modo a evitar danos ou riscos à saúde pública e à segurança, minimizando os impactos ambientais. Pelo projeto ser de caráter acadêmico e pela ausência de informações referentes ao município e/ou a falta de compatibilidade das características 7 necessárias para instalação do aterro, alguns dados utilizados (planta topográfica, tipo de solo, declividade do terreno, etc.) serão de outras regiões, ou ainda, adotados. Porém, as informações encontradas no projeto serão consistentes e conforme os critérios exigidos para o ASPP. 2 MEMORIAL DESCRITIVO O presente projeto apresenta uma alternativa para a destinação final dos resíduos sólidos urbanos de uma população de 28.000 habitantes, durante um período de 5 anos. Será apresentado o dimensionamento de um aterro sanitário, onde o acondicionamento dos resíduos será feito em trincheiras, de acordo com a estimativa de geração de resíduos da população do município de Teutônia - RS no período estipulado. 2.1 INFORMAÇÕES CADASTRAIS 2.1.1 CONTRATANTE Prefeitura Municipal de Teutônia, localizada na Av. Um Oeste, 878, Bairro Centro, CEP 95890-000, Teutônia - RS, telefone: (51) 3762-7700 e e-mail: prefeitura@teutonia.com.br. 2.1.2 EMPRESA CONTRATADAViganó Engenharia Ambiental Ltda., localizada na Av. Júlio de Castilhos, 462, Bairro Centro, CEP 95012-000, Caxias do Sul - RS, telefone: (54) 3258-9858 e e-mail: engenharia@vigano.com.br; neste ato representada pela Eng. Ambiental Virgínia Viganó, CREA/RS 100.000, ART N.º 200.000. 8 2.2 ASPECTOS GERAIS DO MUNICÍPIO E ÁREA PARA O ATERRO A área pretendida para o aterro de resíduos sólidos urbanos está situada à noroeste do município de Teutônia no estado do Rio Grande do Sul. A gleba em questão apresenta características favoráveis a implantação do aterro como: acessos pavimentados; não se encontra próxima a aeroportos e lençol freático situado 6 m abaixo da trincheira escavada. O terreno possui área total de 16 há, conforme apresentado na Prancha 01 apresentada nos Apêndices deste projeto. 2.3 ESTIMATIVA DA FUTURA GERAÇÃO DE RESÍDUOS SÓLIDOS Para o dimensionamento de aterro sanitário o principal parâmetro de projeto é a estimativa da geração futura de resíduos sólidos. Segundo Reichert (2007), a estimativa atual da geração de resíduos sólidos municipais pode ser obtida pela equação (01): �� = �� . ��� . �� (01) Onde: Go = geração de resíduos (kg/dia) Po = população total atual do município Gpo = geração per capita atual (kg/hab.dia) Co = cobertura atual dos serviços de coleta (%) Ainda, de acordo com Reichert (2007), a geração futura de resíduos sólidos pode ser calculada pela equação (02): � = �� �1 + ��� � . ��� �1 + ����� � . �� � (02) Onde: Gt = geração futura de resíduos após t anos (kg/dia) Gpo = geração per capita atual (kg/hab.dia) Po = população total atual do município (hab.) Yp = taxa de crescimento populacional (% a.a.) Yper = taxa de crescimento anual da geração per capita (%a.a.) 9 Ct = nível de cobertura de coleta no tempo t considerado (%) t = tempo considerado (anos) A população atual, Po, considerada neste estudo foi de 28.000 habitantes com um crescimento de meio por cento ao ano, ou seja, yp = 0,5%. Foi considerada uma cobertura de coleta em 100% no município e uma geração per capita inicial de resíduos de 0,7 kg/hab.dia com um aumento de 1% ao ano. Em relação a à compactação dos resíduos no aterro, esta foi estimada em 0,6 t/m³ e para a cobertura final da trincheira projeta-se o equivalente a 15% do volume total do aterro. É importante destacar que o empreendimento em questão é projetado para uma vida útil de 5 anos, sendo que as obras de implantação do mesmo deverão iniciar no ano de 2015 se estendendo até 2019, quando se dará o início da operação. Na tabela 1 pode ser observada uma síntese dos das projeções acima mencionadas. Tabela 1: Estimativa geral do volume de resíduos sólidos no aterro sanitário. Ano População (habitantes) Geração per capita (kg/hab.dia) Cobertura de coleta (%) Geração futura (kg/d) Volume de RS compactados no aterro m³/d m³/ano Acumulado (m³) 2015 28.000 0,7000 100 19.600,00 2016 28.140 0,7070 100 19.698,00 2017 28.281 0,7141 100 19.796,49 2018 28.422 0,7212 100 19.895,47 2019 28.564 0,7284 100 19.994,95 33,32 10.430,70 10.430,70 2020 28.707 0,7357 100 20.094,92 33,49 10.482,85 20.913,55 2021 28.851 0,7431 100 20.195,40 33,66 10.535,27 31.448,82 2022 28.995 0,7505 100 20.296,38 33,83 10.587,94 42.036,76 2023 29.140 0,7580 100 20.397,86 34,00 10.640,88 52.677,64 Volume total do aterro (m³) - Considerando-se uma compactação de 0,6 t/m³ 52.677,64 Volume total do aterro, incluindo-se 15% de material de cobertura (m³) 60.579,29 Fonte: A autora (2015). Outras considerações importantes a salientar sobre a tabela 1 são elencadas abaixo: a) O volume diário de resíduos compactados no aterro (m³/dia) é obtido pelo produto da população (P0) com a geração per capita diária (Gp) e a 10 cobertura de coleta (Ct), todos divididos pela densidade (ou peso específico) adotada no projeto de 600 kg/m³; b) O volume anual (m³/ano) é calculado pelo produto do volume diário com os 313 dias/ano de coleta considerados, o que exclui os domingos; c) O volume total a ser considerado para dimensionamento do aterro sanitário deve considerar o material de cobertura, que Reichert (2007) sugere entre 10 a 20% do volume total. Para esse projeto serão considerados 15% a mais do volume total acumulado, totalizando os 60.579,29 m³ calculados. 3 MEMORIAL TÉCNICO A seguir, será apresentado o dimensionamento do aterro sanitário proposto para o Município de Teutônia - RS. 3.1 DIMENSIONAMENTO DAS TRINCHEIRAS DO ATERRO A capacidade volumétrica calculada para a trincheira projetada é de 66.000 m³. Para uma geração média aproximada de 870 m³/mês, no seu primeiro ano de operação, estima-se que a célula atenderá a demanda de geração de resíduos por 5 anos. Os cálculos para estabelecer os volumes estimados para o projeto foram baseados na Equação 03. � = ∑ �������� . ℎ� !" (03) Onde: � = volume aproximado da célula; #�$% = área da curva de nível; #� = área da curva de nível sucessiva; ℎ = diferença de altura entre as curvas. 11 Os volumes de corte e aterro foram obtidos com o auxílio do software AutoCAD Civil 3D. Na tabela 2 são apresentadas as referidas cubagens. O volume excedente de solo será de 10.563,81 m³. Esta parcela será útil na operação do aterro tendo em vista que para a cobertura dos resíduos durante a operação da trincheira projetada serão necessários aproximados 8.000 m³ de solo. Tabela 2: Cubagens de corte e aterro. Volume (m³) Corte 35.186,46 Aterro 24.622,65 Fonte: A autora (2015). As figuras 1 e 2 apresentam uma modelagem da trincheira escavada no terreno. Figura 1: Vista tridimensional do terreno com a modelagem da trincheira projetada. Fonte: A autora (2015). Figura 2: Vista aproximada da modelagem da trincheira projetada. Fonte: A autora (2015). 12 3.2 SISTEMA DE DRENAGEM SUPERFICIAL O objetivo da drenagem superficial é impedir a infiltração das águas provenientes de escoamentos de precipitações no aterro, diminuindo a geração de lixiviado. Além disso, evitar erosões nos taludes e nas vias de acesso do terreno. A água que escoar pelas canaletas, não exigirá tratamento. 3.2.1 DETERMINAÇÃO DA VAZÃO PLUVIAL A SER DRENADA Para o dimensionamento da rede de drenagem das águas pluviais foi utilizado o Método Racional, válido para pequenas bacias com áreas de até 50 ha, Equação (04). & = �. '( . ) (04) Onde: Q= vazão a ser drenada na seção considerada (m³/s) C= coeficiente de escoamento superficial (% do V precipitado que escoa sup.) ic= intensidade de chuva crítica (m/s), (quanto t=tc) A= área da bacia ou sub-bacia de contribuição (m²) Para calcular o valor de ic é necessário calcular primeiramente o tempo de concentração tc, o qual corresponde ao tempo em que uma gota de chuva, que cai no ponto mais distante da bacia de contribuição, leva para chegar à seção considerada. Uma das maneiras é pela utilização da Fórmula da Califórnia Culverts Practice, Equação (05): *( = 57. -./0 1 ",345 (05) Onde: tc= tempo de concentração (mim) 13 L= comprimento do talvegue máximo da bacia (km) H= altura máxima do perfil longitudinal do talvegue máximo (m) Os valores de L e foram adotados conforme as características da área. Substituindo os valores na Equação (05), obtêm-se os seguintes resultados: *( = 57. 61,53 30 9 ",345 *( = 24,58 ='>. A intensidade da chuva crítica (ic) é a que causa maior vazão na seção considerada e tem duração igual ao tempo de concentração (t=tc). Para o valor da precipitação com duração de 60 minutos e período de retorno de 10 anos, já ocorrida, foi utilizado P(60,10) = 53,90471. Para determinação desta, utiliza-se, a Equação (06): '(�*( , ?� = - % @1 . [�0,21 . ln�?� + 0,52� . �0,54 . *(",�5 − 0,50� . ��E",%"�] (06) Onde: ic= intensidade da chuva crítica (mm/min) tc= tempo de concentração (min) T= tempo de retorno (anos) P(60,10) = precipitação com duração de 60 minutos e período de retorno de 10 anos (mm), já ocorrida. O período de retorno adotado deve ser igual a vida útil do aterro, portanto será de 20 anos. Para a área de contribuição da bacia foi estimada uma área de 40.000 m². Deste modo, substituindo os calores na Equação (06), o resultado obtido é de 1,77 mm/min ou 2,95 x 10-5 m/s. Para o cálculo da vazão a ser drenada, Equação (04), é necessário definir o coeficiente de escoamento superficial. Utilizando a Tabela 3, encontra-se o 14 valor de C. Para este, foi considerada área sem cobertura vegetal, solo argiloso e declividade > 7%, ou seja C=0,7. Tabela 3: Valores do coeficiente de escoamento superficial. Tipo de cobertura Solo arenoso Solo argiloso Declividade < 7% Declividade > 7% Declividade < 7% Declividade > 7% Áreas com matas 0,20 0,25 0,25 0,30 Campos cultivados 0,30 0,35 0,35 0,40 Áreas gramadas 0,30 0,40 0,40 0,50 Solos sem cobertura vegetal 0,50 0,60 0,60 0,70 Fonte: Adaptado de Rocca et al. (1993 apud REICHERT, 2007). Após obtidos os dados, foi determinada a vazão com o uso da Equação (04). & = 0,7 G 2,95 G 10$5 =I G 50.000 =² & = 1,03 =³I Assim, a vazão a ser drenada é de 1,03 m³/s. Segundo Castilhos et. al. (2003), a velocidade no canal de drenagem superficial, a velocidade deve ficar entre 1 e 5 m/s. A partir de uma velocidade adotada de 3 m/s, calcula-se a área da seção do canal: ) = &L ) = 1,03 =³I 3 =I ) = 0,34 =² Adotando uma canaleta meia-cana de concreto, tem-se uma área molhada de 0,3925 m². Conferindo a velocidade: 15 L = &) L = 1,03 =³I0,3925 =² L = 2,62 =/I 3.2.2 DIMENSIONAMENTO DO CANAL DE DRENAGEM Para o dimensionamento dos canais de drenagem, utiliza-se a Equação (07), de Chezy-Manning. & = %� . #. OP � 3Q . '% �Q (7) Onde: Q= vazão (m³/s); n= coeficiente de rugosidade das paredes do canal (tabelado); S= seção molhada - Área da seção transversal ocupada pelo líquido (m²); Rh= raio hidráulico da seção, S/Pm (m), onde Pm é o perímetro molhado; i= declividade do canal (m/m) O coeficiente de rugosidade pode ser determinado através da Tabela 4. Como o material de revestimento será concreto, utilizou-se o valor de n = 0,013 e a inclinação do canal será de 2%. Tabela 4: Valores do coeficiente de rugosidade. Material de revestimento do canal Coeficiente n Concreto 0,013 Terra 0,025 Brita 0,03 Fonte: Adaptado de Rocca et al. (1993 apud REICHERT, 2007). Considerando-se que para um canal de seção semi-circular são válidas as relações: ) = RST4 e O = SU 16 Correspondendo D a dimensão apresentada na figura 3, por meio de tais relações obteve-se o valor do diâmetro (D) de 500 mm para a seção do canal. Figura 3: Relações para seção semi-circular Fonte: Adaptado de Reichert, 2015. A altura do canal foi determinada considerando-se a relação: ℎ = V2 Sobre este valor atribuiu-se uma margem de segurança de 20%, resultando em uma altura total de 350 mm. 3.2.3 SISTEMA DE DRENAGEM ENTRE AS VALAS Adotou-se um sistema de drenagem entre valas simples, constituído de um dreno de seção triangular, com 30 cm de profundidade. 3.3 SISTEMA DE DRENAGEM DE LIXIVIADOS 3.3.1 DETERMINAÇÃO DA VAZÃO DE LIXIVIADOS Para determinação da vazão de lixiviado utilizou-se o Método Suíço, descrito por Rocca et al. (1979) apud Reichert (2007), sendo este aplicável a aterros sanitários menores e mais simples ou quando na falta de dados para aplicação dos modelos de balanço hídrico. A vazão pelo Método Suíço é descrita pela seguinte equação: & = % . � . ). W (08) 17 Onde: Q= vazão média de lixiviados (L/s) P= precipitação média anual (mm) A= área superficial de uma trincheira (m2) t= número de segundos em um ano (s) k= coeficiente que depende do grau de compactação dos resíduos Um dos parâmetros necessários para o cálculo de vazão de lixiviado é o fator K. Este, varia conforme o peso específico dos resíduos compactados no aterro. Quanto maior o grau de compactação, menor o valor de k (Tabela 5). Tabela 5: Valores do coeficiente de rugosidade. Peso específico dos resíduos no aterro K (adimensional) 0,4 a 0,7 t/m³ 0,25 a 0,5 Maior que 0,7 t/m³ 0,12 a 0,25 Fonte: Adaptado de Rocca et al. (1993 apud REICHERT, 2007). O peso específico de resíduos no aterro, de 0,4 t/m3 (pouco compactado) reflete em um valor de k adimensional de 0,25. Para a precipitação média anual adotou-se o volume de 1.800 mm. O Método Suíço estima a vazão de lixiviados no aterro sanitário, e a vazão pode ser calculada de acordo com a equação (12), conforme a seguir. & = 131.536.000 IX>Y × 1.800==X>Y × 9.750 =� × 0.25 & = 0,14 [/I & = 1,39 G 10$U=3/I Esta vazão de lixiviado no aterro sanitário deverá ser coletada pelos drenos na base do aterro e destinada para a Estação de Tratamento de Lixiviado (ETL) do município de Teutônia-RS. 18 3.3.2 DIMENSIONAMENTO DOS DRENOS PARA O LIXIVIADO Os drenos de lixiviados que serão dimensionados no projeto são os chamados drenos cegos, ou seja, são drenos com seção sem tubo circular, somente com brita como meio drenante. A área da seção dos drenos de lixiviado foi determinada através da Lei de Darcy, Equação (09): \ = ]. ^. _ (09) Onde: Q = vazão de projeto para seção do dreno de lixiviado considerada (m³/s); K = coeficiente de permeabilidade do meio drenante; i = declividade do dreno no trecho considerado (m/m); A = área da seção transversal do dreno (m²) O sistema de drenagem no interior das valas será constituído de um dreno único localizado ao fundo da vala, em seu centro. O mesmo apresentará uma declividade de 2%, de modo a permitir melhores condições de escoamento do lixiviado (REICHERT, 2007), sendo que as valas deverão acompanhar a curvatura do terreno. O material de preenchimento do dreno deve ser feito preferencialmente com brita de rocha magmática (REICHERT, 2007). Deste modo optou-se pela adoção de brita n° 4 como material de preenchimento, sendo que esta apresenta de acordo com Rhodia (1991) apud Reichert (2007) um coeficiente de permeabilidade (K) de 0,80 m/s. Isolando-se A, obteve-se a área de seção transversal do dreno de lixiviado. _ = `, ab c `d$efa/gd, h c d, di _ = d, ddhj f² ) = k 19 ) = k × l ) = k� k = m0,0087 =² k = 0,093 = Como a seção transversal do dreno calculada foi relativamente baixa, atribuiu-se a dimensão de 40 cm que corresponde à largura das conchas de escavação de retroescavadeiras. 3.3.3 VELOCIDADE MÉDIA DE PERCOLAÇÃO E NÚMERO DE REYNOLDS O regime de escoamento em drenos de brita verifica-se, em geral, na faixa de transição entre o regime laminar, onde vale a Lei de Darcy e o regime turbulento. Nesta faixa, o número de Reynolds situa-se entre 1 e 3.000, devendo- se utilizar o modelo de Wilkins, segundo as Equações (10) e (11) abaixo: no = p.qgr�`$p� (10) s = ti, et × p × nod,t × ^d,te (11) Onde: Rh= raio hidráulico do meio poroso considerado (cm); p= porosidade da brita; Ds= diâmetro equivalente (cm); V= velocidade média de percolação (cm/s); i= declividadedo dreno (m/m). Adotou-se um diâmetro equivalente (Ds) para brita n° 4 de 3,80 cm (ROCCA et al., 1993 apud REICHERT, 2007). Considerando-se também que a porosidade da brita varia de 0,4 a 0,5, adotou-se uma porosidade de 0,45. Deste modo, substituindo-se obteve-se o raio hidráulico: OP = u. Vv6�1 − u� 20 OP = 0,4 G 3,86�1 − 0,45� = 0,52w= Tendo o raio hidráulico calculado ficado próximo a 50 mm será utilizado um dreno de PVC com DN comercial de 75 mm por critérios de segurança. � = 52,45 × u × OP",5 × '",5U � = 52,45 × 0,45 × �0,52�",5 × �0,02�",5U = 2,05w=/I � = 2,05 w=I = 0,0205 = I É possível verificar que a velocidade de escoamento no dreno de brita ficou abaixo da velocidade máxima para canais com pedregulhos ou cascalho grosso, que é de 1,6m/s. Também é necessário verificar se o número de Reynolds ficou dentro da faixa estabelecida acima. Então: O� = x y SzE y {�%$�� (12) em que: Re= número de Reynolds; V= velocidade média de percolação (cm/s); Ds= diâmetro equivalente (cm); δ= coeficiente de viscosidade cinemática (1,01 x 10-2 cm/s); p= porosidade da brita. O� = � G Vv6 G |�1 − u� O� = 2,45 G 3,86 × 1,01 × 10$��1 − 0,45� O� = 279,33 De acordo com o cálculo acima, o número de Reynolds está na faixa estabelecida (1< Re < 3000). 21 3.3.4 ESPAÇAMENTO ENTRE OS DRENOS DE LIXIVIADO O espaçamento entre drenos foi calculado através da Equação (13): [ = � .P}á�√( .�����T�@ ��%$-��� �@ .√ ��T��(1� (13) Onde: L = espaçamento entre drenos de lixiviado (m) hmax = altura máxima da lâmina de lixiviado entre drenos adjacentes (m) ø = ângulo de declividade entre os drenos (graus) c = constante adimensional A vazão específica pode ser calculada dividindo a vazão de lixiviado anteriormente calculada e a área da base do aterro: q = �� (14) q = 1,39 G 10$U=3/I9.750 m� = 1,43 G 10$4m/s Onde: Q = vazão utilizada para o dreno de uma trincheira (m³/s) A = área referente as dimensões de uma trincheira (m²) A permeabilidade dos resíduos compactados no aterro apresenta grande variabilidade, sendo função do tipo de resíduo disposto, do grau de compactação inicial do aterro, da altura do aterro e do grau de estabilização e idade do aterro. No entanto, valores entre 10-3 e 10-4 cm/s são os mais comuns em aterros no Brasil e podem ser adotados para projeto. Então, assume-se K=10-4 cm/s. 22 w = �� (15) w = 1,43 G 10$4 =/I1 × 10$U = 1,43. 10$U Assim, a seguinte a Equação (16) poder ser utilizada para calcular o espaçamento entre os drenos: � = i×d,adm`,ea.`d�e[� d,ddde`,ea.`d�e��`$� d,di`,ea.`d�e×md,ddde�`,ea.`d�e�] (16) [ = 93,2 = Como o espaçamento entre os drenos está acima da largura da trincheira projetada, optou-se pela adoção de um único dreno no centro da trincheira, localizado no fundo da mesma. 3.3.5 DRENAGEM DE BIOGÁS De acordo com Reichert (2007), para o dimensionamento de drenos de gases em aterros de pequeno porte, normalmente adotam-se valores empíricos, visando assim manter baixas pressões e velocidades no interior dos mesmos sendo que, os diâmetros adotados variam de 50 a 100 cm, sendo preenchidos com brita 3, 4 ou 5. Deste modo, adotou-se drenos de biogás com 0,40 cm de diâmetro e um raio de influência de 25 m, preenchido com brita n° 4. O espaçamento entre os drenos foi determinado através da Equação (17): G = 2. � wYI30° (17) Onde: r = raio de influência x = espaçamento entre drenos Substituindo-se em (22) G = 2 G 25 G wYI30° G = 43,30 = 23 Considerando-se que as trincheiras terão 130 m de comprimento, adotou-se três drenos de biogás por trincheira. Os drenos de biogás deverão ser construídos verticalmente, interligados com o dreno de lixiviado e, no centro da vala. Para contenção da brita que permitirá o escoamento do biogás será utilizado tela de alambrado, com o diâmetro definido de 40 cm. Para conexão do dreno ao queimador, junto a impermeabilização superior final de cada vala, deverá ser utilizado tubo de concreto com 0,30 m de diâmetro e 1 m de altura. Sobre o tubo de concreto, será inserido o queimador de gás, composto por de uma tubulação de ferro com 0,40 de diâmetro e 2,0 m de altura. O comprimento de 0,50 m do tubo de concreto deverá estar inserido na camada de impermeabilização superior, o restante do comprimento do mesmo deverá estar inserido no tubo de ferro. 4 MÉTODO DE ATERRO Caracterizam-se como estruturas em formato de trincheira, estreitas e longas. O método em questão apresenta uma grande vantagem quanto ao solo escavado, na utilização para cobertura dos resíduos. 5 SISTEMA DE IMPERMEABILIZAÇÃO INFERIOR Com o objetivo de impedir a infiltração do lixiviado gerado e garantir o confinamento dos resíduos, impedindo a infiltração de poluentes no subsolo e aquíferos adjacentes, adotou-se um sistema de impermeabilização inferior composto, conforme exemplificado na figura 4, sendo o mesmo constituído de duas camadas sobrepostas de materiais diferentes, sendo uma camada de argila compactada mais uma camada de geomembrana sobreposta, com perfeita aderência entre as duas camadas. 24 Figura 4: Sistema de impermeabilização inferior. Fonte: Adaptado de Reichert, 2007. Optou-se pela adoção de uma camada de argila compactada de 60 cm de espessura e, considerando-se a resistência química, a intempéries, a tração e flexibilidade bem como a facilidade para implantação e reparos, além dos custos, optou-se por uma camada de geomembrana sintética de polietileno de alta densidade (PEAD) de 1,5 mm de espessura. O PEAD apresenta, de acordo com Rocca et al. (1993) apud Reichert (2007) resistência a óleos e solventes, baixa permeabilidade (1,4. 10-11 cm/s) a vapores de água e gás, bem como resiste a altas temperaturas e intempéries. Na figura 5 está descrito a composição da impermeabilização proposta. Para a impermeabilização superior, será apenas com a cobertura de solo e plantio de gramíneas. Figura 5: Sistema de impermeabilização superior. Fonte: Adaptado de Reichert, 2007. 25 6 OPERAÇÃO DO ATERRO A operação do aterro sanitário é fundamental para o sucesso do empreendimento, minimizando quando operado de forma adequada os impactos sanitários e ambientais. O aterro projetado terá vida útil de 20 anos e o início de sua operação previsto para o ano de 2019. A estrutura do aterro sanitário apresentará também as seguintes instalações de apoio, que deverão ser monitoradas semanalmente: vias de acesso, cercas de isolamento, portaria com segurança, estruturas de apoio tais como banheiros e escritório e iluminação 24h. Os resíduos basculados na trincheira deverão ser cobertos diariamente com uma camada de 0,15 cm de solo do próprio local e compactados com o uso de um equipamento compactador da marca Bomag, modelo BC - RB (Figura 06) que deverá ser adquirido pelo município. Figura 6: Modelo do equipamento compactador de resíduos. Fonte: Komatsu, 2015. Quando a trincheira 1 apresentar 65% do seu volume preenchido, deverá ser dado início às obras de preparação da trincheira 2. Ao final da operação de cada trincheira deverá ser instalado um sistema de impermeabilização superior constituído de camada de argila compactada, solo e plantio de gramíneas, de modo a minimizar a infiltração de água da chuva e consequente geração de lixiviado, além de contribuir com o aspecto estético do local de minimizar a proliferação de vetores. 26 Faz-se necessária a capacitação de todos os colaboradores envolvidos, de modo a minimizar os riscos ambientais e promover condições seguras de trabalhos aos mesmos. 6 ORÇAMENTO A Tabela 6 apresenta os custos relativos às etapas que envolvema trincheira 1. É importante ressaltar que os custos podem variar ao longo do tempo, necessitando uma atualização do presente orçamento, caso o início dos trabalhos seja postergado. Tabela 6: Orçamento. Orçamento Trincheira 1 Etapas Unidade Custo unitário Quantidade Subtotal 1 - Infra-estrutura Portaria m² R$ 450,00 20 R$ 9.000,00 Escritório e outras instalações m² R$ 450,00 90 R$ 40.500,00 Cercamento m R$ 25,00 1000 R$ 25.000,00 Portão de veículo unidade R$ 900,00 2 R$ 1.800,00 Poço de monitoramento unidade R$ 5.000,00 4 R$ 20.000,00 Cortina Vegetal unidade R$ 10,00 2000 R$ 20.000,00 Acessos internos permanentes m R$ 10,00 200 R$ 2.000,00 Placas de sinalização m R$ 10,00 5 R$ 50,00 Levantamento topográfico ha R$ 900,00 16 R$ 14.400,00 Licença Prévia (LP) unidade R$ 1.133,89 1 R$ 1.133,89 Subtotal R$ 133.883,89 2 - Terraplanagem Corte m³ R$ 8,00 35187 R$ 281.496,00 Aterro e taludamento m³ R$ 9,00 24623 R$ 221.607,00 Licença de Instalação (LI) unidade R$ 3.094,19 1 R$ 3.094,19 Subtotal R$ 506.197,19 3 - Impermeabilização Geomembrana PEAD 2 mm (fornecimento e instalação) m² R$ 20,50 3000 R$ 61.500,00 Drenagem pluvial externa - Meia cana de concreto DN 0,5 m m R$ 20,00 2000 R$ 40.000,00 Plantio de grama m² R$ 3,00 10000 R$ 30.000,00 Subtotal R$ 131.500,00 4 - Drenagem Drenagem de gases e lixiviado (brita nº5) m³ R$ 25,00 3000 R$ 75.000,00 27 Tubo PEAD 100mm rede lixiviado m R$ 4,00 370 R$ 1.480,00 Tubo PEAD 200mm coletor lixiviado m R$ 7,00 255 R$ 1.785,00 Drenagem pluvial - Meia-cana DN 500 mm m R$ 20,00 500 R$ 10.000,00 Drenagem biogás tubos circulares de concreto - DN 400 mm unidade R$ 300,00 3 R$ 900,00 Subtotal R$ 89.165,00 5 - Operação do aterro sanitário Monitoramento ambiental (análises fisico-químicas) mês R$ 400,00 12 R$ 4.800,00 Queimadores de gás unidade R$ 1.200,00 3 R$ 3.600,00 Trator de esteira marca Komatsu d61ex unidade R$ 300.000,00 1 R$ 300.000,00 Licença de Operação (LO) 1 R$ 2.659,02 1 R$ 2.659,02 Subtotal R$ 318.960,00 6 - Encerramento do aterro sanitário Plantio de grama m² R$ 3,00 10000 R$ 30.000,00 Monitoramento ambiental (análises fisico-químicas) mês R$ 400,00 12 R$ 4.800,00 Subtotal R$ 34.800,00 7 - Mão de obra Operários e segurança e outros mês R$ 3.000,00 6 R$ 18.000,00 Responsável técnico mês R$ 4.500,00 1 R$ 4.500,00 Técnicos mês R$ 3.500,00 2 R$ 7.000,00 Conservação de patrimônio/Água/Energia elétrica mês R$ 3.000,00 1 R$ 3.000,00 Subtotal R$ 32.500,00 Total Trincheira 1 R$ 1.247.006,08 Fonte: A autora (2015). 28 7 REFERÊNCIAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Aterros sanitários de pequeno porte - Diretrizes para localização, projeto, implantação, operação e encerramento. Rio de Janeiro: ABNT, 2010. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15849: Resíduos sólidos urbanos - Aterros sanitários de pequeno porte - Diretrizes para localização, projeto, implantação, operação e encerramento. Rio de Janeiro: ABES, 2010. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 13.896: Aterros de resíduos não perigosos - Critérios para projeto, implantação e operação. Rio de Janeiro, 1991. CIRILO, J.M.; COELHO, M. M. L. P.; BAPTISTA, M. B. Hidráulica Aplicada. Porto Alegre: ABRH, 2001. REICHERT, G.A. Projeto, Operação e Monitoramento de Aterros Sanitários. Manual. 2007. 29 APÊNDICES Engenharia Ambiental Nov. 2015 Geraldo Reichert 01 1:4000 NORTE V Engenharia Ambiental Nov. 2015 Geraldo Reichert 02 1:4000 NORTE V Planta da drenagem superficial Engenharia Ambiental Nov. 2015 Geraldo Reichert 03 1:2500 NORTE V Declividade de 2% Detalhe 1 Detalhe 2 Detalhe 1 Escala 1:30 Detalhe 2 Escala 1:50 Planta da drenagem de lixiviados Engenharia Ambiental Nov. 2015 Geraldo Reichert 04 1:2500 NORTE V B B' A A' Planta geometria trincheiras Engenharia Ambiental Nov. 2015 Geraldo Reichert 05 1:2500 NORTE V