Influência da compactação do solo sobre a produção e o potencial poluidor de lixiviados de resíduos sólidos urbanos

Influence of soil compaction on the production and potential pollution of leachate of urban solid waste

RESUMO

No Brasil, a disposição final de resíduos sólidos urbanos (RSU) representa um risco ambiental em função da geração de lixiviados com altas cargas contaminantes, mesmo em aterros sanitários. Objetivou-se no presente estudo, em escala experimental, avaliar a influência de diferentes graus de compactação do solo (GC) nas camadas intermediárias e de cobertura final dos RSU, na redução da produção e do potencial poluidor dos lixiviados. Foram coletados RSU em locais previamente selecionados no município de Lavras, Minas Gerais, em função da prevalência da classe social. Esses resíduos foram analisados gravimetricamente e depositados no interior de células experimentais, intercalando camadas de RSU e solo compactado em diferentes GC. Nas células, foram aplicadas lâminas de água, sendo o efluente gerado coletado, quantificado e submetido a análises físico-químicas durante o período de experimentação. Foi observada uma redução média de 35% na produção de lixiviados nas células onde se aplicou GC igual a 100%. O aumento do GC gerou significativos aumentos nas concentrações de alcalinidade, sólidos totais (ST) e sólidos totais voláteis (STV), e significativas reduções nas concentrações de demanda química de oxigênio (DQO) e fósforo (P). Foram observadas reduções de carga próximas aos 57, 35, 59, 42 e 62%, relativas aos parâmetros ST, DQO, demanda bioquímica de oxigênio (DBO), N-Amoniacal e fósforo (P), respectivamente.

Palavras-chave:
resíduos sólidos urbanos; compactação do solo; geração de lixiviados; atenuação de impacto ambiental

ABSTRACT

In Brazil, the final disposal of municipal solid waste (MSW) represents an environmental risk due to the generation of leachate with high contaminant loads, even in landfills. The aim of the present study, in experimental scale, was to evaluate the influence of different degrees of compaction (DC) of the intermediate layers and final coverage of MSW on the reduction of the production and pollution potential of leachate. MSW were collected at previously selected sites at Lavras, Minas Gerais, due to the prevalence of social class. These residues were gravimetrically analyzed and deposited within experimental cells, alternating MSW layers and compacted soil in different DC. In the cells, water depths were applied and the effluent collected, quantified and subjected to physical and chemical analysis during trial period. There was a mean reduction of 35% in the leachate production in the cells where DC were equal to 100%. DC’s increase produced significant increases in the concentrations of alkalinity, total solids (TS) and total volatile solids, and significant reductions in chemical oxygen demand (COD) and phosphorus concentrations. Reductions in load close to 57, 35, 59, 42 and 62%, relative to the parameters TS, COD, biochemical oxygen demand (BOD), ammonia-N and P, respectively.

Keywords:
municipal solid waste; soil compaction; generation of leachate; attenuation environmental impact

INTRODUÇÃO

O termo resíduo sólido urbano (RSU) é frequentemente utilizado para denominar o subproduto sólido gerado pelas diversas atividades humanas. Em geral, é constituído dos resíduos sólidos domiciliares (RSD) e dos resíduos gerados em estabelecimentos comerciais e na varrição e limpeza de logradouros. Esses resíduos contêm, geralmente, materiais como papéis, vidros, plásticos, metais, matéria orgânica, entre outros.

No Brasil, a geração per capita de RSU pode variar de 0,10 a 2,69 kg.habitante^-1.dia^-1 (BRASIL, 2013). Essa condição reflete diretamente na crescente demanda por áreas adequadas para a disposição final desses resíduos.

O diagnóstico dos resíduos gerados em um município deve ser realizado preliminarmente em qualquer programa de gerenciamento, pois somente com base no conhecimento disponível é possível obter resultados satisfatórios no que tange à eficiência do sistema, sendo esse o foco de estudos em diversos países, com diferentes objetivos (GÓMEZ et al., 2009). Nesse contexto, os estudos da composição dos RSU são importantes sobre diversos aspectos, como a identificação das fontes geradoras dos resíduos, a necessidade de estimar-se o potencial de recuperação do material para embasar a concepção e o dimensionamento dos sistemas de coleta, tratamento e destinação final, e ainda atender às exigências da legislação nacional (GIDARAKOS; HAVAS; NTZAMILIS, 2006).

Um dos principais problemas ambientais dos aterros de resíduos é a produção de lixiviados, que pode resultar na contaminação do solo e da água. A degradação dos RSU nas áreas de disposição final culmina na geração de lixiviados e biogás. O processo de degradação dos compostos orgânicos e inorgânicos é constituído pela combinação de mecanismos biológicos e físico-químicos, catalisados pelo fator água presente nos resíduos e pelas precipitações. De maneira geral, a degradação dos RSU consiste na dissolução dos elementos minerais presentes nos resíduos, no transporte de partículas finas do material solúvel pela água de percolação e, principalmente, na conversão biológica da matéria orgânica em formas solúveis e gasosas. A velocidade com que ocorre a dissolução pode ser significativamente reduzida pela adsorção de íons de moléculas orgânicas ou de minerais, localizadas na interface sólido-líquido do meio (CASTILHOS JÚNIOR, 2006).

O lixiviado, cuja composição depende principalmente das características do resíduo, é formado pela umidade inicial, pelo processo de decomposição biológica e pela água de constituição presente nos resíduos, a qual é liberada pela compactação e por fontes externas de água que infiltram pela camada de cobertura, como precipitação, águas subterrâneas e recirculação do próprio lixiviado. Os resíduos sólidos orgânicos depositados em aterros proporcionam a geração de um lixiviado com altas concentrações de matéria orgânica, alcançando concentrações de demanda bioquímica de oxigênio (DBO) da ordem de 30 a 100 vezes mais concentrada que a do esgoto doméstico. É um poluente extremamente nocivo ao ambiente, necessitando de tratamento anterior ao seu lançamento no corpo receptor, em situações de aterros sanitários (ORTH, 1981; TCHOBANOGLOUS; THEISEN; VIGIL, 1994; KULIKOWSKA; KLIMIUK, 2008; NÓBREGA et al., 2008).

Para o lançamento dos efluentes tratados, oriundos dos aterros sanitários, devem ser atendidas as exigências de padrões de lançamento dispostas na Resolução nº 430/2011 do Conselho Nacional do Meio Ambiente (BRASIL, 2011). No estado de Minas Gerais, o lançamento desses efluentes é regulamentado pela Deliberação Normativa (DN) Conjunta nº 1/2008 do Conselho Estadual de Política Ambiental (COPAM) e do Conselho Estadual de Recursos Hídricos (CERH). Essa DN adota as condições e os padrões de lançamento da Resolução CONAMA nº 430 e também dispõe sobre a classificação dos corpos d’água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento. O sistema de tratamento de efluente deve possuir eficiência suficiente para o pleno atendimento às exigências dispostas na legislação ambiental.

De modo geral, os processos de atenuação de contaminantes no solo são aqueles que promovem a diminuição da concentração das soluções que adentram no sistema e que, portanto, retardam o movimento da frente de contaminação. Por conta da grande variedade de composição dos solos e dos resíduos, além das condições físico-químicas nos sítios de disposição, a identificação precisa dos mecanismos atenuantes é improvável, além do fato de que, normalmente, esses mecanismos atuam de forma simultânea (LEITE, 2000).

Os principais processos envolvidos no transporte de contaminantes podem ser divididos em: mecanismos de migração (permite o deslocamento), compostos dos processos de advecção e de dispersão hidrodinâmica (dispersão mecânica e difusão molecular); e mecanismos de atenuação (retarda ou desacelera a migração), que compreendem a adsorção, precipitação e complexação (PEREIRA; CHANG; SOTO, 2011).

Segundo Minas Gerais (2008b), as diretrizes para adequação da disposição final de RSU são fundamentadas na Deliberação Normativa COPAM nº 118/2008 (MINAS GERAIS, 2008b), que estabelece os critérios a serem adotados para a escolha da localização de áreas e procedimentos para implementação e operação de depósitos finais de RSU. Considera ainda os aterros sanitários como alternativa técnica mais adequada de disposição de RSU no solo. Nessa condição de deposição não há danos à saúde e à segurança pública, minimizando os impactos ambientais por meio da utilização de técnicas de engenharia que possibilitem o confinamento dos resíduos à menor área e ao menor volume possível.

A atenuação natural das cargas orgânicas e inorgânicas presentes nos lixiviados gerados em áreas de disposição de RSU ocorre como função da redução da concentração de contaminantes, durante o respectivo transporte através do solo. Diversos fatores associados ao solo promovem a capacidade natural de atenuação, porém essa capacidade de assimilar resíduos é limitada. Os processos que influenciam a atenuação podem ser desde uma simples diluição através da água não contaminada que se infiltra no solo por meio da precipitação até interações físico-químicas complexas, que fixam ou retardam o movimento dos contaminantes através do meio constituído pelo solo (CALÇAS et al., 2001).

Segundo Sharma e Reddy (2004), a atenuação natural de contaminantes no solo envolve processos físicos, químicos e biológicos que agem sem a intervenção humana para reduzir a massa, a toxicidade, a mobilidade, o volume ou a concentração de contaminantes. A técnica de atenuação natural é primeiramente aplicável para a degradação de constituintes orgânicos, mas também pode ser usada para imobilização de contaminantes inorgânicos, incluindo metais tóxicos e radioativos.

Assim, com o presente trabalho objetivou-se avaliar a influência de diferentes graus de compactação nas duas camadas de solo, uma intermediária e a outra de cobertura dos RSU, sobre a geração de lixiviados e a capacidade de atenuação natural de contaminantes.

MATERIAIS E MÉTODOS

Caracterização da área de estudo

O município de Lavras localiza-se no sul do Estado de Minas Gerais a 236 km da capital, a 21°13’58,21” de latitude sul e 44°59’58,48” de longitude oeste (SAD-69), abrangendo a área de 564,743 km², com uma população de 92.200 habitantes e densidade demográfica de 163,26 habitantes/km² (IBGE, 2010). O clima do município é do tipo Cwa, conforme a classificação climática de Köppen. A temperatura média anual está em torno de 19°C, tendo no mês mais quente e no mês mais frio temperaturas médias de 22 e 16°C, respectivamente. A precipitação anual normal é de 1.530 mm, a evaporação total do ano é igual a 1.343 mm e a umidade relativa média anual, de 76% (KÖPPEN; GEIGER, 1928).

Coleta e caracterização dos resíduos sólidos urbanos

Para a realização do estudo de caracterização foram coletados resíduos em diferentes bairros do município (Tabela 1), estando inclusos nestes os RSD e os resíduos comerciais, de varrição e de limpeza de logradouros. As regiões escolhidas para amostragem foram selecionadas em função da prevalência da classe social, realizando-se coletas em bairros com identidade predominante das classes A, B e C, segundo o critério de classificação econômica da Associação Brasileira de Empresas de Pesquisa (ABEP, 2008). Os resíduos comerciais, de varrição e de limpeza de logradouros foram coletados na região central da cidade. As amostragens de RSD foram realizadas nos bairros onde há predominância das classes B e C, tendo-se em vista a maior presença populacional relativa dessas classes no município de Lavras, Minas Gerais. O método utilizado na composição gravimétrica foi descrito por Pessin, De Couto e Quissini (2002) e Abreu (2008), baseado no quarteamento das amostras, conforme NBR 10007/2004 (ABNT, 2004).

Tabela 1 -
Bairros selecionados para amostragem, com respectivas populações, número de residências e média de habitantes por residência, na cidade de Lavras, Minas Gerais.

Bairro	População (hab.)	Número de residências	Média de habitantes por residência
Monte Líbano	437	148	2,9
Cascalho	994	277	3,6
Pitangui	761	237	3,2
Cruzeiro do Sul	697	241	2,9
Cohab	771	218	3,5
Centro*	-	-	-
Total	3.913	1.250	Média 3,2

• Fonte: IBGE (2010).
• *Região de coleta dos resíduos oriundos de estabelecimentos comerciais e da limpeza de logradouros.

A campanha de coleta das amostras teve uma duração de três dias (terça, quarta e quinta-feira), evitando-se a segunda-feira, quando o resíduo acumulado durante o fim de semana provoca interferências nos RSU em razão das mudanças de hábito da população nesses dias. Os RSU foram coletados, em sua totalidade, diretamente nas portas das residências, sem qualquer procedimento de segregação a fim de se obter uma amostragem fidedigna do que realmente seria coletado pelo veículo de limpeza urbana. Adotou-se a metodologia descrita pela Fundação Centro Tecnológica de Minas Gerais (CETEC, 2006). Durante a campanha de amostragem, foram coletados 342,32 kg de RSU, cuja caracterização foi realizada por meio da análise gravimétrica e volumétrica.

Para a separação, os sacos de acondicionamento dos resíduos foram rompidos, e o material separado manualmente nas seguintes categorias: orgânicos, resíduos de banheiro, papéis, plásticos, entulhos, vidros, tecidos, metais, embalagens metalizadas, eletrônicos, resíduos de serviço de saúde (RSS), pilhas e baterias.

Após a separação dos RSU em diferentes categorias, os resíduos foram acondicionados em seis recipientes plásticos com volume de 80,0 L e taras conhecidas, para posterior pesagem em balança eletrônica com precisão de 20,0 g, sendo possível assim a determinação de massa, volume e densidade média dos RSU coletados.

Construção das células experimentais

Foram construídas 12 células experimentais em alvenaria, com dimensões internas de 1,30 × 1,00 × 1,00 m e volume útil de 1,10 m³, providas de sistemas independentes de drenagem de líquidos e gases. O sistema de drenagem de líquidos foi instalado na base da estrutura, longitudinalmente, confeccionado com tubos plásticos (PVC) perfurados. Sobre o dreno de fundo, foi adicionada uma camada de 6,0 cm de brita granítica nº 1 objetivando-se constituir um leito filtrante, impedindo a entrada de materiais grosseiros no sistema de drenagem de líquidos. Externamente, foi instalado um registro na extremidade do dreno para possibilitar o controle do fluxo de líquidos, conectado a um recipiente plástico, com capacidade de armazenamento de 6,0 L. Para a drenagem de gases foram instaladas, externamente, tubulações plásticas (PVC) com diâmetro de 12,7 mm, conectados às tubulações de drenagem de líquidos. Para impedir a entrada de águas pluviais, foram instaladas coberturas confeccionadas em chapas galvanizadas com 0,5 mm de espessura (Figura 1).

Figura 1 -
Esquema construtivo e células experimentais construídas, providas de sistema de drenagem de gases, líquidos, sistema de armazenamento de lixiviados e cobertura.

Enchimento das células experimentais

Para o preenchimento das células experimentais, foi realizada uma nova coleta de RSD nos cinco bairros residenciais selecionados para amostragem (Tabela 1), sendo os resíduos coletados diretamente nas lixeiras e portas das residências, sem qualquer procedimento de classificação ou segregação. O mesmo procedimento foi realizado para a coleta dos resíduos de estabelecimentos comerciais, de órgãos públicos e de limpeza de logradouros, coletados na região central da cidade, totalizando 2.295,62 kg de RSU.

Após o recolhimento, os RSU foram transportados até a área do experimento, onde passaram por procedimento de pesagem em balança digital, com precisão de 20,0 g. A deposição no interior das células experimentais foi realizada imediatamente após a pesagem, no mesmo dia da coleta, sendo os recipientes e embalagens (sacos) rompidos antes da deposição.

Durante o processo de preenchimento, colocou-se primeiramente uma camada de resíduos com 0,35 m de espessura, sobreposta por uma camada de solo com 0,20 m de espessura, em seguida outra camada de resíduos, sobreposta por outra de solo, com as respectivas dimensões das primeiras. No caso das camadas que tinham que ser compactadas, o procedimento foi manual, utilizando-se de um soquete de 25,0 kg. Para todos os casos, a quantidade de resíduos e de solo para cada camada foi pesada anteriormente, tendo-se a espessura das camadas como critério para verificação do grau de compactação (Figura 2).

Figura 2 -
Esquema das células experimentais, com a sobreposição das camadas de solo compactado sobre as camadas de resíduos sólidos urbanos (RSU).

As camadas de solo e resíduo depositados nas três células de testemunha, denominadas de células T, não foram compactadas com o objetivo de reproduzir as práticas operacionais de deposição e recobrimento, empregadas na maioria dos aterros controlados do país. Nas demais células, foram depositadas camadas de solo compactado com graus de compactação (GC) referentes a 60, 80 e 100%, em três repetições, os quais foram escolhidos com a perspectiva de avaliar a potencialidade de redução no volume gerado e na atenuação de contaminantes dos lixiviados.

A densidade dos resíduos nas demais células variou em função dos graus de compactação dos solos utilizados em cada uma, sendo que a massa de resíduos em cada camada deveria possuir densidade suficiente para suportar o peso da camada de solo compactado e oferecer resistência suficiente para possibilitar o processo de compactação das camadas subsequentes. A densidade média dos resíduos depositados nas células testemunhas e nas que foram utilizadas camadas de solo compactado com GC igual a 60, 80 e 100% está apresentada na Tabela 2.

Tabela 2 -
Densidade média dos resíduos sólidos urbanos depositados nas células experimentais, para os diferentes tratamentos, em Lavras, Minas Gerais.

Célula	Densidade média do RSU (kg.m-3)
T	238,19
60	250,81
80	286,00
100	318,15

• RSU: resíduos sólidos urbanos.

Para a caracterização do solo utilizado na construção das camadas intermediárias e de cobertura, foram coletadas três amostras em diferentes pontos da área de empréstimo, adjacentes à área de implantação do experimento, sendo analisados os parâmetros: densidade de partículas, textura, fertilidade, concentrações de Cd, Pb, Cr, Al e Zn, e limites de liquidez (LL) e plasticidade (LP). A análise de fertilidade foi realizada para identificar as características fisioquímicas do solo. O estudo dessas propriedades é de grande importância para a previsão do comportamento de solos argilosos, uma vez que estas influenciam características como estrutura, plasticidade, contração, expansão, permeabilidade, compressibilidade e compactação.

Foram realizados ensaios para determinação do coeficiente de permeabilidade do solo, por meio de um permeâmetro de carga hidráulica constante, para os diferentes GC utilizados nas camadas intermediárias e de cobertura das células experimentais. Foram avaliadas as compactações a 60, 80 e 100% da massa específica aparente máxima, igual a 1,469 g.cm^-3, determinada por meio do ensaio de compactação realizado em laboratório. Para tanto, foram preparadas três repetições em cilindros metálicos de volumes conhecidos para os GC referentes a 60 (0,882 g.cm^-3), 80 (1,176 g.cm^-3) e 100% (1,47 g.cm^-3).

Balanço hídrico

O balanço hídrico do sistema foi realizado por meio do controle das lâminas aplicadas, mensuração do volume de lixiviados gerados em cada célula experimental e estimativa da evaporação média para Lavras, Minas Gerais, nos meses relativos à condução do experimento. Na fase inicial do experimento, após o enchimento das células, foram aplicadas lâminas semanais equivalentes a uma precipitação de 60,0 mm, totalizando a simulação de uma precipitação média mensal de 240,0 mm.

Para se identificar o comportamento do escoamento no interior da massa solo/resíduos e acelerar o processo de saturação do solo e dos RSU, esse procedimento perdurou até a quarta semana de condução do experimento. A partir da quinta semana, houve redução da lâmina aplicada para 20,0 mm, sendo essa alteração necessária em função da limitação imposta pelos dispositivos de armazenamento de líquidos, que apresentavam capacidade máxima de armazenamento de 6,0 L.

Monitoramento e análises laboratoriais

O monitoramento foi realizado no período de setembro a novembro de 2012, totalizando 75 dias, sendo registradas as lâminas aplicadas semanalmente e o volume de lixiviado gerado, avaliado o tempo de detenção hidráulica e coletadas as amostras de lixiviado para a realização das análises laboratoriais dos seguintes parâmetros: pH, alcalinidade, série de sólidos (sólidos totais (ST), sólidos totais fixos, sólidos totais voláteis (STV), sólidos suspensos totais e sólidos sedimentáveis totais), nitrogênio, fósforo, cloretos, condutividade elétrica, demanda química de oxigênio (DQO), DBO, amônia, nitrito, ferro e manganês.

Em cada amostragem, foram coletados individualmente em cada célula três recipientes plásticos descartáveis, esterilizados com capacidade de 80,0 mL, previamente identificados e datados, destinados às análises de DQO, nitrogênio total e para armazenamento para futuras análises de metais. Foi coletado adicionalmente um quarto recipiente com capacidade de 500 ml para realização das análises dos demais parâmetros.

RESULTADOS

Caracterização do solo

O solo apresentou densidade de partículas de 2,78 kg.dm^-3. Os resultados da análise granulométrica classificam o solo como de textura argilosa, com porcentagem predominante da fração argila, representando 65% das partículas com diâmetro menor ou igual a 0,002 mm (2 µm). As frações silte, areia grossa e areia fina apresentaram porcentagens de 23,3, 5,3 e 6,3%, respectivamente.

O limite de liquidez (LL) obtido foi de 61% e o de plasticidade (LP) de 30%, com índice de plasticidade (IP) igual a 31%, caracterizando o solo como de predominância de argilas inorgânicas de alta plasticidade, segundo o gráfico de plasticidade de Casagrande (1958). Segundo Vargas (1977), solos argilosos com características de granulação muito fina apresentam grande plasticidade, coesão, resistência seca e elevada compressibilidade quando submetidos a cargas estáticas ou vibratórias.

Ensaio de compactação

Os resultados obtidos no ensaio de compactação foram reproduzidos na construção das camadas intermediárias e de cobertura dos resíduos no interior das células experimentais. A Equação (1) gerada por meio de regressão, para representação da relação entre a massa específica aparente e o grau de umidade do solo a partir dos dados observados, foi ajustada utilizando-se a ferramenta de análise Solver da Microsoft^®.

${\gamma }_s=(-\mathrm{6,66}\times {10}^{-5}\times U^3)+(\mathrm{3,65}\times {10}^{-3}\times U^2)+(-\mathrm{0,042786981}\times U)+\mathrm{1,264693321}$ (1)

Em que:

• γ_s =  massa específica aparente (g.cm^-3);
• U =  umidade do solo (%), com R² = 1

A massa específica aparente seca máxima (γ_{s máx.}) do solo analisado, determinada pela equação ajustada, foi igual a 1,4697 g.cm^-3, com umidade ótima de compactação igual a 29% (base em peso). A curva de compactação gerada em função do ajuste da equação pode ser observada na Figura 3.

Figura 3 -
Massa específica aparente do solo utilizado na construção das camadas intermediárias e de cobertura, em função da umidade, à energia de compactação constante, em Lavras, Minas Gerais.

Permeabilidade

Os valores médios de permeabilidade obtidos para os diferentes GC podem ser observados na Tabela 3.

Tabela 3 -
Permeabilidade média das amostras de solo para os diferentes graus de compactação avaliados.

Tratamento (GC%)	Permeabilidade média (cm.s-1)
100	-
80	1,76.10-8
60	4,27.10-5

• GC: graus de compactação.

A ausência de valores de condutividade hidráulica nas repetições relativas ao GC igual a 100% se deve ao fato de não ter sido detectado qualquer fluxo nessas amostras, mesmo após 24 horas de execução do ensaio.

Caracterização dos resíduos sólidos urbanos

Os resultados da caracterização gravimétrica, volumétrica e densimétrica dos RSD e RSU analisados são apresentados na Tabela 4.

Tabela 4 -
Classes de separação dos resíduos sólidos domiciliares e urbanos, com suas respectivas massas, volumes e densidades obtidas no município de Lavras, Minas Gerais.

Classe	Massa (kg.hab-1.dia-1)				Volume (L.hab-1.dia-1)		Densidade (kg.m-3)
	RSD	%*	RSU	%*	RSD	RSU	RSD	RSU
Orgânicos	0,50	58,14	0,70	62,50	1,96	3,37	255,36	206,93
Banheiro	0,12	13,95	0,14	12,50	0,76	1,18	164,17	122,50
Plástico	0,06	6,98	0,07	6,25	2,01	2,76	30,23	27,31
Papel	0,06	6,98	0,08	7,14	1,61	2,57	35,06	33,18
Entulho	0,04	4,65	0,04	3,57	0,08	0,08	537,60	537,60
Vidro	0,03	3,49	0,03	2,68	0,12	0,13	200,53	207,22
Tecido	0,02	2,33	0,02	1,79	0,23	0,23	84,29	84,29
Metais	0,01	1,16	0,01	0,89	0,21	0,26	42,15	46,25
Outros	0,01	1,16	0,01	0,89	0,15	0,17	60,00	54,34
Embalagens metalizadas	0,010	1,16	0,006	0,54	0,115	0,115	49,71	49,71
Eletrônicos	0,000	0,00	0,003	0,27	0,002	0,002	-	-
RSS	0,000	0,00	0,001	0,09	0,003	0,003	-	-
Geração média	0,86		1,12		7,25	10,9	-	-

• *Composição gravimétrica dos resíduos em porcentagem; RSD: resíduos sólidos domiciliares; RSU: resíduos sólidos urbanos; RSS: resíduos de serviço de saúde.

Foram encontradas pilhas, baterias, RSS e eletrônicos em pequena quantidade, impossibilitando a determinação de suas massas e consequentemente suas densidades. Sendo esses resíduos perigosos e de logística reversa, vale ressaltar que não deveriam ser descartados com o resíduo comum, mesmo em pequenas quantidades, por apresentarem riscos à saúde pública.

Pode-se observar (Tabela 4) a predominância dos resíduos orgânicos na análise gravimétrica e dos plásticos na análise volumétrica. Percebe-se que a maior massa dos RSD se deve principalmente aos resíduos orgânicos, enquanto o volume que ele ocupa se deve, prioritariamente, à presença dos materiais recicláveis.

Ao se comparar os resíduos produzidos nas residências com o total produzido no município, vê-se que o RSD representa cerca de 80% do RSU tanto em massa quanto em volume. Nesse sentido, é importante destacar que as ações de melhoria na gestão de RSU devem priorizar os bairros residenciais para atingir maior eficiência.

Geração de lixiviado em função das lâminas aplicadas

Na Tabela 5 estão apresentados os valores de geração de lixiviado em função das lâminas aplicadas nos diferentes tratamentos.

Tabela 5 -
Geração média de lixiviado em função das lâminas aplicadas, para os diferentes tratamentos.

Data	Lâmina aplicada (mm)	Geração de lixiviado (mm)
		T	60%	80%	100%
27/09/2012	60,00	0,10	0,68	0,31	0,72
04/10/2012	60,00	0,02	0,05	0,03	0,03
08/10/2012	60,00	0,01	0,03	0,00	0,00
15/10/2012	60,00	2,99	13,12	11,54	5,99
22/10/2012	20,00	23,40	35,93	31,97	11,69
29/10/2012	20,00	11,73	12,97	11,47	6,00
05/11/2012	20,00	8,28	10,52	9,10	5,53
12/11/2012	20,00	8,27	8,70	7,27	5,55
19/11/2012	20,00	11,18	12,68	10,20	7,57
29/11/2012	20,00	6,20	6,78	5,50	3,69
Total	360,00	72,18	101,46	87,39	46,77

As informações apresentadas na Tabela 6 são relativas à análise de variância dos resultados obtidos nos tratamentos, os quais não apresentaram diferença significativa entre si, sendo, portanto, os volumes de lixiviado gerados a partir das lâminas aplicadas considerados estatisticamente iguais.

Tabela 6 -
Análise de variância dos volumes de lixiviados gerados em função dos graus de compactação.

F.V.	G.L.	S.Q.	Q.M.	F
Tratamentos	3	164,17872	54,72624	0,8260 ns
Resíduo	36	2.385,04792	66,25133
Total	39	2.549,22664

• ns = não significativo ao nível de 5% de probabilidade; CV (coeficiente de variação) = 105,78%; F.V.: fator ou fonte de variação; G.L.: graus de liberdade; S.Q.: soma dos quadrados; Q.M.: quadrados médios; F: resultado do teste F, em que se rejeita ou se aceita a hipótese nula em prol da hipótese alternativa ao risco proposto (5% nesse caso), análise de variância básica.

Na Tabela 7, apresenta-se o teste de média em que, apesar de estatistiscamente serem iguais, se observa que para o GC de 100% a taxa relativa de lixiviação é de 64,8% da testemunha, o que representa redução de 35,2% na formação de lixiviados.

Tabela 7 -
Médias* das taxas de geração de lixiviados (mm.dia^-1) em função dos diferentes tratamentos e respectivas taxas relativas.

Tratamentos	Taxa (mm.dia-1)	Taxa relativa (%)
T	0,72185 a	100,0
60%	1,01452 a	140,5
80%	0,87372 a	121,0
100%	0,46782 a	64,8

• *Médias seguidas de mesma letra não diferem entre si, estatisticamente pelo teste t de Student, ao nível de 5% de probabilidade.

Tempo de detenção hidráulica

Os tempos de detenção hidráulica (TDH) médios e relativos obtidos para os diferentes GC estão apresentados na Tabela 8.

Tabela 8 -
Tempo de detenção hidráulica médio e relativo em função dos diferentes graus de compactação.

Tratamentos (GC)	TDH médio (h)	TDH relativo (%)
T	58,2	100
60%	70,4	121
80%	121,7	109
100%	165,1	184

• TDH: Tempo de detenção hidráulica; GC: graus de compactação.

Observa-se (Tabela 8) a associação entre os GC e os TDH, na qual o tempo de permanência dos líquidos no interior das células cresce à medida que aumenta a compactação do solo. Pode ser observado um aumento de, aproximadamente, 184% no valor do TDH do tratamento GC igual a 100% quando comparado à testemunha.

Análises físico-químicas do lixiviado

Na Tabela 9, estão apresentados os resultados da análise de variância para os parâmetros analisados durante o período de monitoramento, comparando os GC utilizados em função das concentrações observadas. Constataram-se diferenças significativas para os parâmetros alcalinidade, ST, STV, P e DQO.

Tabela 9 -
Resultado das análises estatísticas realizadas com os valores médios dos parâmetros do lixiviado gerado para os diferentes tratamentos.

Parâmetro (mg.l-1)	Médias de tratamento*
	T		60%		80%		100%		CV (%)
pH	6,48	a	6,92	a	6,84	a	6,76	a	7,96
Alcalinidade	1896,14	ab	1698,71	b	1729,57	b	2114,14	a	18,73
ST	6650,19	ab	5469,11	b	5622,91	ab	7111,65	a	20,33
STF	3533,99	a	2977,69	a	3165,23	a	3565,82	a	22,22
STV	3116,21	ab	2491,42	b	2452,64	b	3546,34	a	23,51
SST	322,83	a	341,87	a	310,09	a	355,65	a	58,55
SS	0,16	a	0,08	a	0,18	a	0,20	a	161,43
NTK	774,62	a	901,48	a	687,97	a	825,63	a	24,99
N-Amoniacal	115,66	a	173,66	a	145,00	a	167,00	a	21,94
Nitrito	51,00	a	53,00	a	64,66	a	59,66	a	20,63
P	7,73	ab	9,06	a	6,53	b	7,26	ab	27,40
Cloretos	3143,35	a	2919,65	a	2861,33	a	2837,46	a	55,02
Cond. Elét. (µs.cm-1)	810,90	a	1035,00	a	975,38	a	1047,25	a	70,58
DQO	10015,86	ab	8437,71	b	10124,57	ab	16362,71	a	59,23
Ferro	19,71	a	34,71	a	32,24	a	31,86	a	61,50

• *Médias seguidas de mesma letra não diferem entre si estatisticamente, pelo teste t de Student, ao nível de 5% de probabilidade; T: testemunha; ST: sólidos totais; STF: sólidos totais fixos; STV: sólidos totais voláteis; SST: sólidos suspensos totais; SS: sólidos sedimentáveis; NTK: nitrogênio de Kjeldahl total; P: fósforo; DQO: demanda química de oxigênio.

Na Tabela 10, estão apresentados os valores de carga para os principais parâmetros relativos ao potencial poluidor do efluente, segundo Von Sperling (1996), em função dos GC utilizados.

Tabela 10 -
Cargas dos principais parâmetros relativos ao potencial poluidor dos lixiviados analisados em função do grau de compactação.

Parâmetro	Carga gerada (g.dia-1)
	T	60%	80%	100%
ST	7,98	5,25	5,39	3,41
DQO	12,02	8,10	9,72	7,85
DBO	4,44	2,02	1,92	1,82
N-Amoniacal	1,39.10-4	1,7.10-4	1,39.10-4	8,01.10-5
Fósforo	9,28.10-6	0,1.10-4	6,27.10-6	3,48.10-6

• ST: sólidos totais; DQO: demanda química de oxigênio; DBO: demanda bioquímica de oxigênio.

Apesar de se notar aumento nas concentrações de alguns parâmetros, a carga é a referência mais importante no dimensionamento de estruturas destinadas ao tratamento de lixiviados. A redução da carga gerada para os principais parâmetros relativos ao potencial poluidor do efluente em função do aumento do GC demonstra os benefícios gerados pela compactação do solo nas camadas intermediárias e de cobertura em áreas de disposição final de RSU.

Observou-se redução na carga de DBO em função dos GC utilizados, que resultou em 54, 57 e 59% para os tratamentos 60, 80 e 100% (Tabela 10), respectivamente, comparada ao tratamento em que não se aplicou compactação nas camadas intermediárias e de cobertura (T).

Ao término do período de monitoramento, foram observadas concentrações de DBO entre 2.000 e 3.800 mg.L^-1 (Tabela 11), valores relativamente baixos comparados à faixa de concentração sugerida por Chian e DeWalle (1977).

Tabela 11 -
Concentração média da demanda bioquímica de oxigênio para os diferentes tratamentos ao término do período de monitoramento.

Tratamento	DBO (mg.L-1)
T	3.700
60%	2.100
80%	2.000
100%	3.800

• DBO: demanda bioquímica de oxigênio.

A Tabela 12 apresenta a relação DQO/DBO ao término do período de monitoramento.

Tabela 12 -
Relações demanda química de oxigênio/demanda bioquímica de oxigênio médias ao término do período de monitoramento.

Tratamento	DQO/DBO
T	2,34
60%	1,54
80%	1,56
100%	1,52

• DQO/DBO: demanda química de oxigênio/demanda bioquímica de oxigênio.

A relação entre os valores de DQO e DBO varia de acordo com as características do efluente e à medida que é submetida às diversas etapas do tratamento. Em um tratamento biológico, a tendência é de que essa relação aumente em razão da redução da fração biodegradável (DBO), ao passo que a fração recalcitrante, representada pela DQO, permanece praticamente inalterada. As baixas relações DQO/DBO, observadas no lixiviado analisado (Tabela 12), podem indicar uma adequabilidade dos sistemas biológicos de tratamento.

Tratabilidade dos lixiviados e a legislação vigente

Na Tabela 13, estão apresentados os resultados das concentrações máximas e mínimas do lixiviado analisado ao término do período de monitoramento.

Tabela 13 -
Caracterização do lixiviado com concentrações mínimas e máximas para os parâmetros analisados durante o período de monitoramento.

Variáveis	Mínimo	Máximo
pH	5,97	8,24
Alcalinidade (mg.L-1)	1.300	2.883
Sólidos totais (mg.L-1)	3.564,7	8.550,6
Sólidos totais fixos (mg.L-1)	1.928,4	5.030,0
Sólidos totais voláteis (mg.L-1)	1.504,2	4.112,2
Sólidos suspensos totais (mg.L-1)	87,0	665,5
Sólidos sedimentáveis (ml.L-1)	0,0	0,7
NTK (mg.L-1)	533,9	1.299,2
P (mg.L-1)	4,1	12,2
Cloretos (mg.L-1)	414,0	5.933,3
Condutividade elétrica (µS.cm-1)	185,7	1.948,0
DQO (mg.L-1)	2.000	26.079
DBO (mg.L-1)	1.050	4.050
N-Amoniacal (mg.L-1)	100	223
Fe (mg.L-1)	4,0	75,0
Mn (mg.L-1)	0,0	0,0

• DQO: demanda química de oxigênio; DBO: demanda bioquímica de oxigênio.

A Deliberação Normativa Conjunta COPAM/CERH nº 1/2008 (MINAS GERAIS, 2008a), em seu artigo 27, § 4º, inciso VII, alínea a, determina a obrigatoriedade de que a concentração de DBO deva ser de no máximo 60 mg.L^-1 ou a eficiência na redução da concentração de no mínimo 60% e a média anual igual ou superior a 70%. Determina ainda que a concentração de DQO deva ser de no máximo 180 mg.L^-1 ou a eficiência na redução da concentração de no mínimo 55% e a média anual igual ou superior a 65% para sistemas de tratamento de percolados de aterros sanitários municipais.

Como os valores mínimos das concentrações observadas para ambos os parâmetros são superiores aos valores máximos de concentração estabelecidos pela legislação, restaria como alternativa atender pela eficiência de redução mínima e média anual das concentrações.

Considerando os valores máximos apresentados na Tabela 13, para ambos os parâmetros, para a DQO, considerando um valor mínimo de redução de 55%, estabelecido na Deliberação Normativa, resultaria ainda na concentração final de 11.735,5 mg.L^-1. Para a DBO, considerando o valor mínimo de redução de 60%, estabelecido na Deliberação Normativa, resultaria ainda em uma concentração final de 1.620 mg.L^-1. Em ambos os casos, haveria a necessidade de estudos da capacidade de suporte e de autodepuração do corpo receptor, como determina a DN nº 1/2008 (MINAS GERAIS, 2008a).

CONCLUSÃO

As características geotécnicas do solo influenciaram na formação de fissuras e na falta de adesão com as paredes do reservatório, regiões onde podem ter ocorrido fluxos preferenciais.

A utilização de elevados graus de compactação reduziu a condutividade hidráulica do solo nas camadas intermediárias e de cobertura, resultando na elevação do TDH.

O GC igual a 100% reduziu a geração de lixiviados em 35,2%, comparado ao tratamento sem compactação.

O aumento do GC gerou significativos aumentos nas concentrações de alcalinidade, ST e STV, e significativas reduções nas concentrações de DQO e fósforo.

Observaram-se reduções nas cargas de ST, DQO, DBO, N-Amoniacal e fósforo em função do aumento do GC.

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• 1
  Reg. ABES: 118989

FONTE DE FINANCIAMENTO

• Fundação Estadual do Meio Ambiente (FEAM).

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  09 Set 2019
• Data do Fascículo
  Sep-Oct 2019

Histórico

• Recebido
  13 Jun 2013
• Aceito
  17 Maio 2018