MANEJO DE DESECHOS SÓLIDOS

Presentación del tema: "MANEJO DE DESECHOS SÓLIDOS"— Transcripción de la presentación:

1 MANEJO DE DESECHOS SÓLIDOS
CAPÍTULO 4: DISPOSICIÓN FINAL INGENIERÍA CIVIL Y GERENCIA DE CONSTRUCCIONES MAYO 2017

2 Definición Disposición final RELLENO SANITARIO (Vertederos) Aislamiento de los residuos sólidos que se depositan en el suelo hasta que los residuos se transformen en inofensivos por medio de procesos naturales que pueden ser biológicos, químicos y físicos.

3 Definición Tres condiciones básicas: 1. Compactación de los residuos 2. Cubrición diaria de los residuos (suelo u otro) 3. Prevención y control de impactos negativos - Salud pública - Medio ambiente Cumplir con los aspectos más importantes según las condiciones técnicas y económicas

4 Definición Celda Cubrición diaria Nivel Berma Nivel final
Capa final de cubrición

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6 Información preliminar
Tipo de residuos Cantidad de residuos Tasa de generación Características de los residuos

7 Procesos en un relleno sanitario
FÍSICOS Compresión (compactación) Disolución (transporte) Sorción

8 Procesos en un relleno sanitario
FÍSICOS Compresión (compactación) Compresión y reducción de tamaño (maquinaria) Compresión por peso de los desechos y suelo (consolidación) Asentamientos (compresión y pérdida de masa por descomposición química y biológica)

9 Procesos en un relleno sanitario
FÍSICOS Disolución El agua que entra al relleno: Disuelve sustancias solubles Transporta materiales que no reaccionan con otros

10 Procesos en un relleno sanitario
FÍSICOS Sorción Adsorción por la variedad de componentes y tamaños de las partículas. Inmovilización de sustancias que pueden ser peligrosas (importante) Virus, patógenos y sustancias químicas Límite: permanencia (descomposición biológica y química)

11 Procesos en un relleno sanitario
FÍSICOS Sorción Absorción: inmovilización de sustancias contaminantes disueltas inmovilizando el agua que transporta esas sustancias La mayoría del material absorbente se encuentra saturado.

12 Procesos en un relleno sanitario
2. QUÍMICOS Oxidación Es limitada por la presencia de oxígeno Materiales ferrosos son afectados - Reacciones por la presencia de ácidos orgánicos y CO2 Productos: iones metálicos y sales contenidos en los líquidos del relleno Ácidos llevan a la solubilización (movilización de contaminantes) Disolución de CO2 deteriora la calidad del agua

13 Procesos en un relleno sanitario
3. BIOLÓGICOS - La fracción orgánica se estabiliza biológicamente, y no representa una fuente de molestias - La conversion de una porción representativa en volumen de material carbonáceo y protéico en gas, reduce substancialmente la masa y el volumen MATERIALES BIODEGRADABLES

14 Procesos en un relleno sanitario
3. BIOLÓGICOS Descomposición aeróbica Ocurre apenas los residuos se han enterrado Es corta Depende de la compactación de los residuos y de la humedad Productos: Ceniza Dióxido de carbon Agua Mínimo impacto ambiental

15 Procesos en un relleno sanitario
3. BIOLÓGICOS Descomposición anaeróbica Como una digestion anaerobia de lodos Productos: Ácidos orgánicos volátiles Gases metano y dióxido de carbono ácido sulfhídrico, hidrógeno, nitrógeno Desfavorable impacto ambiental (buen manejo)

16 Procesos en un relleno sanitario
3. BIOLÓGICOS Factores ambientales: Humedad (no actividad bajo 55%) Temperatura Contenido de nutrientes Resistencia de los desechos al ataque microbiológico

17 RELLENOS SANITARIOS – CRITERIOS DE DISEÑO
SELECCIÓN DEL LUGAR Predio de bajo costo Distancia de transporte económica Contar con acceso todo el año 1500 m en la dirección del viento respecto a vecinos Área nivelada y bien drenada Suelo de baja permeabilidad muy distante del nivel freático

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21 SELECCIÓN DEL LUGAR TOPOGRAFÍA Drenaje Erosión
Aguas superficiales desviadas Escorrentía proveniente de los desechos no debe dañar el medio ambiente Erosión Pendientes entre 1% y 20% son aceptables Determinar la capacidad del sitio, y el tipo y alcance de la excavación requerida

22 SELECCIÓN DEL LUGAR SUELOS
Disponibilidad de suelos con características adecuadas para la construcción del fondo o para cubrir el material Propiedades importantes: Granulometría Estructura Porosidad Cantidad Permeabilidad

23 SELECCIÓN DEL LUGAR SUELOS Suelos bien drenados: capas de recolección de lixiviados Suelos orgánicos : normalmente no son adecuados para rellenos sanitarios (excepción compost) Suelo con permeabilidad menor a 1x10-6 cm/s para fondo

24 SELECCIÓN DEL LUGAR Identificación de peligros geológicos
GEOLOGÍA Identificación de peligros geológicos Valoración de la vulnerabilidad del sitio a contaminación del agua subterránea Provisión de información para el diseño del relleno

25 SELECCIÓN DEL LUGAR HIDROGEOLOGÍA El potencial de contaminación del agua subterránea depende de: Produndidad del agua subterránea Espesor de aquíferos cerca del relleno Topografía y tipo de suelo Tasa de infiltración en el sitio Conductividad hidráulica y su distribución Velocidad y dirección del agua subterránea

26 PROCESO DE TOMA DE DECISIÓN
Valoración de los sitios potenciales: Determinar las limitaciones físicas y demográficas Establecer áreas de estudio basadas en distancias a recorrerse, topografía, geología y las condiciones de las aguas superficiales y subterráneas Identificar sitios que sean candidatos Valorar la viabilidad financiera basada en las distancias a recorrerse, los costos de desarrollo del sitio, horas de operación por semana, equipos y personal Desarrollar investigaciones preliminares relacionadas al uso del suelo, distancias y rutas, topografía, hidrogeología, características del suelo, área del sitio. Eliminar los sitios que no cumplan lo que se desea

27 PROCESO DE TOMA DE DECISIÓN
2. Revisión de los sitios candidatos Investigar 4 a 5 sitios candidatos e identificar problemas específicos de cada sitio. Evaluar y dar un ranking a los sitios Obtener opinión pública

28 PROCESO DE TOMA DE DECISIÓN
3. Tercer paso consiste en: Preparar un diseño preliminar para cada uno de los sitios de tal manera que el capital y los costos operativos puedan ser estimados Determinar y evaluar el uso hasta la vida útil de cada uno de los sitios Evaluar los costos asociados con la operación y desarrollo de cada sitio, incluyendo el costo de transporte de los desechos al sitio Seleccionar un sitio y escribir los sitios alternativos Adquirir el sitio seleccionado

29 RELLENOS SANITARIOS – CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN

30 DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE LAS CELDAS
La experiencia ha demostrado que no hay un método que sea el mejor para todos los sitios y que un método dado no es necesariamente el óptimo para cualquier sitio. Las celdas son diseñadas basadas en la cantidad de desechos El alto de una celda está en función de: Cantidad de desechos El ancho de la capa de cubrición Estabilidad de las pendientes Grado de compactación VALORES TÍPICOS : 2 – 4 m

31 DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE LAS CELDAS
El ancho mínimo de una celda depende del tipo de equipo usado Se recomienda que el ancho mínimo sea de 2 a 2.5 el ancho de la cuchilla del tractor usado para construir la celda. Los anchos mínimos recomendados en función de la cantidad de residuos son: 8 m para hasta kg/día 10 m para a kg/día 12 m para a kg/día 15 m para a kg/día La pendiente máxima recomendada es de 1 a 3 (vertical a horizontal) Pendientes de menos de 1 a 6 resultan en un área demasiado grande para cada fase de trabajo.

32 DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE LAS CELDAS
MÉTODO DE ZANJA

33 DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE LAS CELDAS
MÉTODO DE ZANJA Mejor para sitios que son planos y tienen bajo nivel freático. La estabilidad de las paredes laterales es un factor crítico. La profundidad de las zanjas depende del nivel freático. El ancho de la zanja debe ser lo más angosto posible, pero suficiente para que el equipo pueda acomodarse y compactar los desechos. La dirección de viento predominante debe ser tomada en cuenta (perpendicular)

34 DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE LAS CELDAS
MÉTODO DE ÁREA

35 DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE LAS CELDAS
MÉTODO DE ÁREA Es más aplicable a cualquier topografía. La capa de desechos es distribuida y compactada en la superficie del suelo. El material de cubrición es luego depositado y compactado sobre la capa de desechos.

36 DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE LAS CELDAS
COMBINACIÓN DE MÉTODOS Los métodos de área y zanja pueden ser usados en el mismo sitio.

37 RELLENOS SANITARIOS – CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN
CONFORMACIÓN E IMPERMEABILIZACIÓN DEL SUELO DE FONDO ARCILLA GEOMEMBRANA DE POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD

38 RELLENOS SANITARIOS – CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN
CONSTRUCCIÓN DE DRENES DE LIXIVIADOS PIEDRA GEOTEXTIL

39 RELLENOS SANITARIOS – CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN
CONSTRUCCIÓN DE LOS DUCTOS DE GASES MALLA TUBERÍA VENTEO PASIVO

40 RELLENOS SANITARIOS – CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN
COBERTURA DE LOS DESECHOS SÓLIDOS COMPACTACIÓN CAPA DE 20 CM CONDICIONES ANAEROBIAS

41 RELLENOS SANITARIOS – CLAUSURA Y POSTCLAUSURA
Instalación de una cubrición final Restauración del lugar para otros usos Gestión postclausura por 30 a 50 años Superficie del relleno propicia para el drenaje Operación de los sistemas para el control del lixiviado y del gas Supervisión de contaminación

42 LIXIVIADOS – COMPOSICIÓN TÍPICA
Constituyente Relleno Sanitario Nuevo (mg/L) Relleno Sanitario Maduro (mg/L) Rango Típico DBO5 (Demanda Bioquímica de Oxígeno) 10000 100 – 200 COT (Carbono Orgánico Total) 6000 80 – 160 DQO (Demanda Química de Oxígeno) 18000 100 – 500 Sólidos Suspendidos Totales 500 100 – 400 Nitrógeno Orgánico 200 80 – 120 Nitrógeno Amoniacal 20 – 40 Nitrato 5 - 40 25 5 - 10 Fósforo Total 30 5 – 10 pH 4.5 – 7.5 6 6.6 – 7.5

43 LIXIVIADOS - GENERACIÓN
Técnica de balance de agua con base en valores promedio anuales Producción de lixiviado: Hasta que el relleno se satura, el agua que entra se reduce en la cantidad de humedad que se retiene en el suelo y los desechos. Fuente del lixiviados Referencia Valor típico Intervalo normal Factor que gobierna Precipitación Registros 900 mm 400 – 1200 mm Lugar (clima) Pérdidas por: Evapotranspiración Desagüe de superficie Figura 1, valores típicos 70 % 20 % 40 – 90 % 10 – 45 % Humedad Tipo de suelo Agua retenida: Suelo saturado Desechos depositados Figura 2 Prueba de campo 30 % 10 – 40 % 20 – 35 % Desechos

44 LIXIVIADOS - GENERACIÓN
Figura 1 Figura 2 Fuente: Adaptado de Vesilind y Rimer (1981); Tenn et al. (1975) Fuente: Adaptado de Vesilind y Rimer (1981); Modern Sewer Design (Washington, D.C.: American Iron and Steel Institute, 1980)

45 LIXIVIADOS - GENERACIÓN

46 LIXIVIADOS - CONTROL La máxima rapidez de filtración a través del suelo se produce cuando se alcanza la capacidad de campo. La rapidez de movimiento del líquido a través de un suelo uniforme es proporcional al gradiente hidráulico que causa el flujo: Ley de Darcy Q = KSA Q = cantidad de líquido que fluye por el área A por unidad de tiempo (nvA) K = coeficiente de conductividad hidráulica (tipo de suelo) S = gradiente hidráulico

47 BIOGÁS – COMPOSICIÓN Y CARACTERÍSTICAS
Componente Porcentaje (base volume seco) Metano 45 – 60 Dióxido de carbono 40 – 60 Nitrógeno 2 – 5 Oxígeno 0.1 – 1 Sulfuros, disulfuros, mercaptanos, etc. 0 – 1 Amoníaco Hidrógeno 0 – 0.2 Monóxido de carbono Característica Valor Temperatura °C Densidad específica 1.02 – 1.06 Contenido en humedad Saturado Poder calorífico superior, Kcal/m3

48 BIOGÁS - GENERACIÓN + + + +
DESCOMPOSICIÓN ANAEROBIA DE RESIDUOS SÓLIDOS Materia Orgánica (residuos sólidos) bacteria Materia Orgánica biodegradable + + + Otros gases + CH4 CO2 H2O En condiciones normales, la velocidad de descomposición, medida por la producción de gas, llega a su cima dentro de los primeros dos años y luego baja lentamente. Si no se añade humedad a los residuos en un relleno bien compactado, se puede encontrar materiales en su forma original hasta años después de enterrados. La producción de gas se inicia a finales del primer año .

49 BIOGÁS - GENERACIÓN Q = Σ0n (1/%vol)*kML0e-k(t-tlag)
BASES CONCEPTUALES Y FORMULACIÓN MATEMÁTICA PARA ESTIMAR LA GENERACIÓN DE BIOGÁS EN UN RELLENO SANITARIO Q = Σ0n (1/%vol)*kML0e-k(t-tlag) Donde: Q cantidad total del biogás generado (m3 normales). n número total de años modelado. t tiempo en años, desde el inicio de la disposición de los desechos. tlag tiempo estimado entre el depósito del desecho y la generación del metano. %vol porcentaje volumétrico estimado de metano en el biogás del relleno. L0 volumen estimado de metano generado por tonelada de desecho sólido. k tasa estimada de descomposición del desecho orgánico. M masa de desecho en el lugar por año t (toneladas).

50 BIOGÁS – GENERACIÓN Parámetro Fuente Valor Fundamento Lo CTL 90 m3
Orgánicos altos con lluvias moderadas U.S. EPA México 84 m3 Lluvias moderadas Guía IPCC 70.8 m3 Calculado del contenido de carbon disponible, promedio para otros sitios en Ecuador K 0.062 Calibrado para sitios similares 0.08 0.05 % vol 50 % v/v Norma aceptada para concentración promedio de metano en biogas de relleno bajo condiciones de extracción Fuente: EMAC

51 BIOGÁS - GESTIÓN INCINERACIÓN RECUPERACIÓN DE ENERGÍA
Destrucción térmica: el metano es quemado en presencia de oxígeno, produciéndose CO2, SO2 y otros gases. RECUPERACIÓN DE ENERGÍA Conversión en electricidad. En instalaciones pequeñas se utiliza motores de combustión interna o turbinas de gas. Se debe separar la humedad y el H2S