Lixiviado - Leachate

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Uma lagoa de evaporação de lixiviado em um aterro sanitário localizado em Cancún , México

Um lixiviado é qualquer líquido que, ao passar pela matéria, extraia sólidos solúveis ou em suspensão , ou qualquer outro componente do material pelo qual tenha passado.

O chorume é um termo amplamente usado nas ciências ambientais, onde tem o significado específico de um líquido que dissolveu ou arrastou substâncias ambientalmente prejudiciais que podem então entrar no meio ambiente. É mais comumente usado no contexto de aterro de resíduos putrescíveis ou industriais.

No contexto ambiental estreito, lixiviado é, portanto, qualquer material líquido que drena da terra ou material armazenado e contém concentrações significativamente elevadas de material indesejável derivado do material por onde passou.

Lixiviação de aterro

O lixiviado de um aterro varia amplamente em composição, dependendo da idade do aterro e do tipo de resíduo que ele contém. Geralmente contém material dissolvido e suspenso. A geração de lixiviado é causada principalmente pela precipitação percolada por meio de resíduos depositados em um aterro sanitário. Uma vez em contato com os resíduos sólidos em decomposição, a água percolada fica contaminada e, se fluir para fora do material residual, é chamada de lixiviado. O volume adicional de lixiviado é produzido durante a decomposição do material carbonáceo , produzindo uma ampla variedade de outros materiais, incluindo metano , dióxido de carbono e uma mistura complexa de ácidos orgânicos , aldeídos , álcoois e açúcares simples.

Os riscos da geração de lixiviado podem ser mitigados por aterros devidamente projetados e projetados, como aqueles que são construídos em materiais geologicamente impermeáveis ​​ou locais que usam revestimentos impermeáveis ​​feitos de geomembranas ou argila projetada . O uso de revestimentos agora é obrigatório nos Estados Unidos , Austrália e União Europeia, exceto onde os resíduos são considerados inertes. Além disso, a maioria dos materiais tóxicos e difíceis agora são especificamente excluídos dos aterros. No entanto, apesar dos controles estatutários muito mais rígidos, os lixiviados de sites modernos costumam conter uma variedade de contaminantes decorrentes de atividades ilegais ou de produtos domésticos e domésticos descartados legalmente.

Composição do lixiviado do aterro

Quando a água se infiltra pelos resíduos, ela promove e auxilia o processo de decomposição por bactérias e fungos . Esses processos, por sua vez, liberam subprodutos da decomposição e rapidamente consomem todo o oxigênio disponível, criando um ambiente anóxico . Ao decompor ativamente os resíduos, a temperatura aumenta e o pH cai rapidamente, com o resultado de muitos íons metálicos que são relativamente insolúveis em pH neutro se dissolvem no lixiviado em desenvolvimento. Os próprios processos de decomposição liberam mais água, o que aumenta o volume de lixiviado. O lixiviado também reage com materiais que não são propensos a se decompor, como cinzas de fogo, materiais de construção à base de cimento e materiais à base de gesso, alterando a composição química. Em locais com grandes volumes de resíduos de construção, especialmente aqueles contendo gesso , a reação do lixiviado com o gesso pode gerar grandes volumes de sulfeto de hidrogênio , que pode ser liberado no lixiviado e também pode formar um grande componente do gás de aterro. A aparência física do lixiviado quando emerge de um aterro típico é um líquido turvo de forte odor, de cor preta, amarela ou laranja. O cheiro é ácido e desagradável e pode ser muito penetrante por causa de espécies orgânicas ricas em hidrogênio, nitrogênio e enxofre, como os mercaptanos .

Em um aterro que recebe uma mistura de resíduos municipais, comerciais e industriais mistos , mas exclui quantidades significativas de resíduos químicos concentrados, o lixiviado do aterro sanitário pode ser caracterizado como uma solução à base de água de quatro grupos de contaminantes: matéria orgânica dissolvida (álcoois, ácidos, aldeídos, açúcares de cadeia curta etc.), macro componentes inorgânicos (cátions e ânions comuns, incluindo sulfato, cloreto, ferro, alumínio, zinco e amônia), metais pesados ​​(Pb, Ni, Cu, Hg) e compostos orgânicos xenobióticos , como halogenados orgânicos, ( PCBs , dioxinas , etc.). Vários contaminantes orgânicos complexos também foram detectados em lixiviados de aterros. Amostras de lixiviado de aterro sanitário bruto e tratado renderam 58 contaminantes orgânicos complexos, incluindo 2-OH-benzotiazol em 84% das amostras e ácido perfluorooctanóico em 68%. O bisfenol A, o valsartan e o 2-OH-benzotiazol apresentaram as maiores concentrações médias nos lixiviados brutos, após tratamento biológico e após osmose reversa, respectivamente.

Gerenciamento de lixiviado

Em aterros mais antigos e aqueles sem membrana entre os resíduos e a geologia subjacente, o lixiviado é livre para deixar o resíduo e fluir diretamente para as águas subterrâneas . Nesses casos, altas concentrações de lixiviado são freqüentemente encontradas em fontes e canais próximos. Quando o lixiviado surge pela primeira vez, ele pode ser preto, anóxico e possivelmente efervescente , com gases dissolvidos e aprisionados. À medida que é oxigenado, tende a ficar marrom ou amarelo devido à presença de sais de ferro em solução e em suspensão. Também desenvolve rapidamente uma flora bacteriana, muitas vezes composta por crescimentos substanciais de Sphaerotilus natans .

História da coleta de lixiviado de aterro sanitário

No Reino Unido, no final da década de 1960, a política do governo central era garantir que novos aterros fossem escolhidos com camadas geológicas subjacentes permeáveis ​​para evitar o acúmulo de lixiviado. Esta política foi apelidada de "diluir e dispersar". No entanto, após uma série de casos em que esta política foi considerada falha, e uma denúncia no The Sunday Times de sérios danos ambientais causados ​​pelo descarte inadequado de resíduos industriais, a política e a lei foram alteradas. A Lei do Depósito de Resíduos Venenosos de 1972 , juntamente com a Lei do Governo Local de 1974 , tornou o governo local responsável pela eliminação de resíduos e pela aplicação de padrões ambientais relativos à eliminação de resíduos.

Os locais de aterros propostos também tiveram que ser justificados não apenas pela geografia, mas também cientificamente. Muitos países europeus decidiram selecionar aterros em condições geológicas de argila sem água subterrânea ou exigir que o local tivesse um revestimento projetado. Na esteira dos avanços europeus, os Estados Unidos aumentaram seu desenvolvimento de sistemas de retenção e coleta de chorume. Em princípio, isso rapidamente levou ao uso de várias camadas de revestimento em todos os aterros (exceto aqueles verdadeiramente inertes).

Objetivos dos sistemas de coleta de lixiviado

O principal critério para o projeto do sistema de lixiviado é que todo o lixiviado seja coletado e removido do aterro a uma taxa suficiente para evitar que ocorra uma carga hidráulica inaceitável em qualquer ponto do sistema de revestimento.

Componentes dos sistemas de coleta de lixiviado

Existem muitos componentes para um sistema de coleta, incluindo bombas, bueiros, linhas de descarga e monitores de nível de líquido. No entanto, existem quatro componentes principais que governam a eficiência geral do sistema. Esses quatro elementos são revestimentos, filtros, bombas e reservatórios.

Liners

Os forros naturais e sintéticos podem ser utilizados como um dispositivo de coleta e como um meio para isolar o lixiviado dentro do aterro para proteger o solo e as águas subterrâneas abaixo. A principal preocupação é a capacidade de um revestimento de manter a integridade e a impermeabilidade durante a vida útil do aterro. O monitoramento da água subterrânea, a coleta de lixiviado e os revestimentos de argila são comumente incluídos no projeto e na construção de um aterro sanitário. Para servir efetivamente ao propósito de conter o chorume em um aterro, um sistema de liner deve possuir várias propriedades físicas. O revestimento deve ter alta resistência à tração, flexibilidade e alongamento sem falhas. Também é importante que o revestimento resista à abrasão, perfuração e degradação química por lixiviação. Por último, o liner deve resistir à variação de temperatura e ser preto (para resistir à luz ultravioleta), de fácil instalação e econômico.

Existem vários tipos de revestimentos usados ​​no controle e coleta de lixiviado. Estes tipos incluem geomembranas , revestimentos geossintéticos de argila, geotêxteis , geogrelhas , georredes , e geocompósitos . Cada estilo de revestimento tem usos e habilidades específicos. As geomembranas são usadas para fornecer uma barreira entre as substâncias poluentes móveis liberadas de resíduos e as águas subterrâneas. No fechamento de aterros, as geomembranas são utilizadas para fornecer uma barreira de cobertura de baixa permeabilidade para evitar a intrusão de água da chuva. Liners geossintéticos de argila (GCLs) são fabricados através da distribuição de bentonita de sódio em uma espessura uniforme entre geotêxteis tecidos e não tecidos. A bentonita de sódio tem uma baixa permeabilidade, o que torna os GCLs uma alternativa adequada aos revestimentos de argila em um sistema de revestimento composto. Geotêxteis são usados ​​como separação entre dois tipos diferentes de solos para evitar a contaminação da camada inferior pela camada superior. Os geotêxteis também atuam como uma almofada para proteger as camadas sintéticas contra perfurações de rochas subjacentes e sobrepostas. As geogrelhas são materiais sintéticos estruturais usados ​​na estabilidade do folheado de taludes para criar estabilidade para solos de cobertura sobre revestimentos sintéticos ou como reforço do solo em encostas íngremes. Geonets são materiais sintéticos de drenagem que costumam ser usados ​​no lugar de areia e cascalho. Radz pode receber 12 pol. (30 cm) de areia de drenagem, aumentando assim o espaço do aterro para resíduos. Geocompósitos são uma combinação de materiais sintéticos que são normalmente usados ​​isoladamente. Um tipo comum de geocompósito é um geonet que é ligado por calor a duas camadas de geotêxtil, uma de cada lado. O geocompósito serve como filtro e meio de drenagem.

Os revestimentos de argila geossintéticos são um tipo de revestimento de combinação. Uma vantagem de usar um revestimento de argila geossintético (GCL) é a capacidade de solicitar quantidades exatas do revestimento. Solicitar quantias precisas do fabricante evita excedentes e gastos excessivos. Outra vantagem dos GCLs é que o liner pode ser usado em áreas sem uma fonte de argila adequada. Por outro lado, os GCLs são pesados ​​e complicados e sua instalação exige muita mão-de-obra. Além de ser árduo e difícil em condições normais, a instalação pode ser cancelada em condições úmidas porque a bentonita absorveria a umidade, tornando o trabalho ainda mais pesado e tedioso.

Sistema de drenagem de chorume

O sistema de drenagem do chorume é responsável pela coleta e transporte do chorume coletado dentro do liner. As dimensões, tipo e layout do tubo devem ser planejados levando-se em consideração o peso e a pressão dos resíduos e dos veículos de transporte. Os tubos estão localizados no piso da cela. Acima da rede existe uma enorme quantidade de peso e pressão. Para suportar isso, os tubos podem ser flexíveis ou rígidos, mas as juntas para conectar os tubos produzem melhores resultados se as conexões forem flexíveis. Uma alternativa para colocar o sistema de coleta embaixo dos resíduos é posicionar os conduítes em valas ou acima do nível.

A rede de tubos de coleta de um sistema de coleta de lixiviado drena, coleta e transporta o lixiviado através da camada de drenagem para um reservatório de coleta, onde é removido para tratamento ou descarte. Os tubos também servem como drenos dentro da camada de drenagem para minimizar o acúmulo de lixiviado na camada. Esses tubos são projetados com cortes inclinados a 120 graus, evitando a entrada de partículas sólidas.

Filtros

A camada de filtro é usada acima da camada de drenagem na coleta de lixiviado. Existem dois tipos de filtros normalmente usados ​​em práticas de engenharia: granular e geotêxtil. Os filtros granulares consistem em uma ou mais camadas de solo ou camadas múltiplas com uma gradação mais grosseira na direção da infiltração do que o solo a ser protegido.

Sumps ou lixiviado bem

Conforme o líquido entra na célula do aterro, ele desce pelo filtro, passa pela rede de tubos e permanece no reservatório. Conforme os sistemas de coleta são planejados, o número, a localização e o tamanho dos reservatórios são vitais para uma operação eficiente. Ao projetar reservatórios, a quantidade de lixiviado e líquido esperada é a principal preocupação. As áreas nas quais a precipitação é maior do que a média normalmente têm reservatórios maiores. Outro critério para o planejamento do reservatório é a contabilização da capacidade da bomba. A relação entre a capacidade da bomba e o tamanho do reservatório é inversa. Se a capacidade da bomba for baixa, o volume do reservatório deve ser maior que a média. É fundamental que o volume do reservatório seja capaz de armazenar o lixiviado esperado entre os ciclos de bombeamento. Esse relacionamento ajuda a manter uma operação saudável. As bombas de depósito podem funcionar com tempos de fase predefinidos. Se o fluxo não for previsível, um nível de altura de lixiviado predeterminado pode ligar automaticamente o sistema.

Outras condições para o planejamento do reservatório são a manutenção e a redução da bomba . Tubos de coleta normalmente transportam o lixiviado por gravidade para um ou mais reservatórios, dependendo do tamanho da área drenada. O lixiviado coletado no reservatório é removido bombeando para um veículo, para uma instalação de retenção para a coleta subsequente do veículo ou para uma instalação de tratamento no local. As dimensões do reservatório são governadas pela quantidade de lixiviado a ser armazenado, capacidade da bomba e redução mínima da bomba. O volume do reservatório deve ser suficiente para conter a quantidade máxima de lixiviado prevista entre os ciclos da bomba, mais um volume adicional igual ao volume mínimo de extração da bomba. O tamanho do reservatório também deve considerar os requisitos dimensionais para a realização de atividades de manutenção e inspeção. As bombas de depósito podem operar com tempos de ciclo predefinidos ou, se o fluxo de lixiviado for menos previsível, a bomba pode ser ligada automaticamente quando o lixiviado atingir um nível predeterminado.

Membrana e coleta para tratamento

Aterros mais modernos no mundo desenvolvido têm alguma forma de membrana separando os resíduos do solo circundante e, em tais locais, muitas vezes há uma série de tubos de coleta de lixiviado colocados na membrana para transportar o lixiviado para um local de coleta ou tratamento. Um exemplo de sistema de tratamento com uso mínimo de membrana é o Aterro Sanitário de Nantmel .

Todas as membranas são porosas até certo ponto, de modo que, com o tempo, baixos volumes de lixiviado atravessam a membrana. O projeto de membranas de aterro sanitário tem volumes tão baixos que nunca devem ter um impacto adverso mensurável na qualidade da água subterrânea receptora. Um risco mais significativo pode ser a falha ou abandono do sistema de coleta de chorume. Esses sistemas estão sujeitos a falhas internas, pois os aterros sanitários sofrem grandes movimentos internos, uma vez que os resíduos se decompõem de forma desigual e, portanto, entortam e distorcem os tubos. Se um sistema de coleta de lixiviado falhar, os níveis de lixiviado se acumularão lentamente em um local e podem até ultrapassar a membrana que o contém e fluir para o ambiente. O aumento dos níveis de lixiviado também pode molhar as massas de resíduos que estavam previamente secas, desencadeando uma decomposição ativa e geração de lixiviado. Assim, o que parece ser um local estabilizado e inativo pode ser reativado e reiniciar a produção de gás significativa e exibir mudanças significativas nos níveis de solo acabados.

Re-injeção em aterro sanitário

Um método de gerenciamento de lixiviado que era mais comum em locais não contidos era a recirculação do lixiviado, em que o lixiviado era coletado e reinjetado na massa de resíduos. Este processo acelerou muito a decomposição e, portanto, a produção de gás e teve o impacto de converter algum volume de lixiviado em gás de aterro e reduzir o volume total de lixiviado para descarte. No entanto, também tendeu a aumentar substancialmente as concentrações de materiais contaminantes, tornando-se um resíduo mais difícil de tratar.

Tratamento

Tanques de processamento / equalização de chorume usados ​​no tratamento de chorume antes de liberar para um rio.

O método mais comum de manuseio do lixiviado coletado é o tratamento no local. Ao tratar o lixiviado no local, o lixiviado é bombeado do reservatório para os tanques de tratamento. O lixiviado pode então ser misturado com reagentes químicos para modificar o pH e para coagular e sedimentar sólidos e para reduzir a concentração de substâncias perigosas. O tratamento tradicional envolveu uma forma modificada de lodo ativado para reduzir substancialmente o conteúdo orgânico dissolvido. O desequilíbrio de nutrientes pode causar dificuldades em manter um estágio de tratamento biológico eficaz. O líquido tratado raramente tem qualidade suficiente para ser lançado no meio ambiente e pode ser transportado por tanque ou canalizado para uma estação de tratamento de esgoto local; a decisão depende da idade do aterro e do limite de qualidade da água que deve ser alcançado após o tratamento. Com alta condutividade, o lixiviado é difícil de tratar com tratamento biológico ou químico.

O tratamento com osmose reversa também é limitado, resultando em baixas recuperações e incrustação das membranas RO. A aplicabilidade da osmose reversa é limitada pela condutividade, orgânicos e elementos inorgânicos de escalonamento, como CaSO4, Si e Ba.

Limites de descarte médio mensal da EPA dos EUA para descarte superficial de lixiviado de aterro e características típicas do lixiviado.
Opções típicas de tratamento de lixiviado de aterro sanitário e dicas para diferentes tipos de lixiviado.

Remoção para sistema de esgoto

Em alguns aterros mais antigos, o lixiviado era direcionado para os esgotos , mas isso pode causar vários problemas. Os metais tóxicos do lixiviado que passam pela estação de tratamento de esgoto concentram-se no lodo de esgoto, tornando difícil ou perigoso o descarte do lodo sem incorrer em risco para o meio ambiente. Na Europa , as regulamentações e controles melhoraram nas últimas décadas, e os resíduos tóxicos não podem mais ser descartados nos aterros de resíduos sólidos municipais e, na maioria dos países desenvolvidos, o problema dos metais diminuiu. Paradoxalmente, no entanto, conforme as descargas das estações de tratamento de esgoto estão sendo melhoradas em toda a Europa e em muitos outros países, os operadores das usinas estão descobrindo que lixiviados são fluxos de resíduos difíceis de tratar. Isso ocorre porque os lixiviados contêm concentrações muito altas de nitrogênio amoniacal , geralmente são muito ácidos, costumam ser anóxicos e, se recebidos em grandes volumes em relação ao fluxo de esgoto de entrada, carecem do fósforo necessário para evitar a fome de nutrientes para as comunidades biológicas que realizam o tratamento de esgoto processos. O resultado é que os lixiviados são um fluxo de resíduos difícil de tratar.

No entanto, em aterros de resíduos sólidos urbanos antigos , isso pode não ser um problema, pois o pH retorna perto do neutro após o estágio inicial de decomposição acidogênica do lixiviado. Muitos empreiteiros de esgoto limitam a concentração máxima de nitrogênio amoniacal em seus esgotos a 250 mg / l para proteger os trabalhadores de manutenção de esgoto, já que o limite máximo de segurança ocupacional da OMS seria excedido em pH acima de 9 a 10, que costuma ser o pH mais alto permitido em descargas de esgoto.

Muitos fluxos de lixiviado mais antigos também continham uma variedade de espécies orgânicas sintéticas e seus produtos de decomposição, alguns dos quais tinham o potencial de causar danos graves ao meio ambiente.

Impacto ambiental

Os riscos do lixiviado de resíduos são devido às suas altas concentrações de contaminantes orgânicos e alta concentração de amônia . Os microrganismos patogênicos que podem estar presentes nele são freqüentemente citados como os mais importantes, mas a contagem de organismos patogênicos reduz rapidamente com o tempo no aterro, então isso só se aplica ao lixiviado mais fresco. As substâncias tóxicas podem, entretanto, estar presentes em concentrações variáveis, e sua presença está relacionada à natureza dos resíduos depositados.

A maioria dos aterros contendo material orgânico produzirá metano , parte do qual se dissolve no lixiviado. Isso poderia, em teoria, ser liberado em áreas mal ventiladas na estação de tratamento. Todas as fábricas na Europa devem agora ser avaliadas de acordo com a Diretiva ATEX da UE e zoneadas onde os riscos de explosão são identificados para evitar acidentes futuros. O requisito mais importante é a prevenção da descarga de metano dissolvido de lixiviado não tratado em esgotos públicos, e a maioria das autoridades de tratamento de esgoto limita a concentração de descarga permissível de metano dissolvido a 0,14 mg / l, ou 1/10 do limite explosivo inferior. Isso envolve a remoção do metano do lixiviado.

Os maiores riscos ambientais ocorrem nas descargas de locais mais antigos construídos antes que os padrões de engenharia modernos se tornassem obrigatórios e também em locais no mundo em desenvolvimento onde os padrões modernos não foram aplicados. Existem também riscos substanciais de sites ilegais e sites ad-hoc usados ​​por organizações fora da lei para descartar materiais residuais. Os fluxos de lixiviado que correm diretamente para o ambiente aquático têm um impacto agudo e crônico no meio ambiente, que pode ser muito severo e pode diminuir severamente a biodiversidade e reduzir significativamente as populações de espécies sensíveis. Onde metais tóxicos e orgânicos estão presentes, isso pode levar ao acúmulo crônico de toxinas em populações locais e distantes. Os rios afetados pelo lixiviado costumam ter uma aparência amarela e costumam suportar grandes crescimentos de fungos de esgoto .

A pesquisa contemporânea no campo de técnicas de avaliação e tecnologia corretiva de questões ambientais originadas de lixiviados de aterros foi revisada em um artigo publicado na revista Critical Reviews in Environmental Science and Technology.

Uma possível ameaça ecológica para o meio aquático devido à ocorrência de micropoluentes orgânicos em lixiviados de aterros sanitários brutos e tratados também foi relatada.

Problemas e falhas com sistemas de coleta

Os sistemas de coleta de chorume podem ter muitos problemas, incluindo entupimento com lama ou lodo. O bioclogging pode ser exacerbado pelo crescimento de microrganismos no conduto. As condições nos sistemas de coleta de chorume são ideais para a multiplicação de microorganismos. As reações químicas no lixiviado também podem causar entupimento por meio da geração de resíduos sólidos. A composição química do lixiviado pode enfraquecer as paredes dos tubos, que podem então falhar.

Outros tipos de lixiviado

O chorume também pode ser produzido a partir de terras que foram contaminadas por produtos químicos ou materiais tóxicos usados ​​em atividades industriais, como fábricas , minas ou locais de armazenamento. Os locais de compostagem em áreas de alta pluviosidade também produzem lixiviado.

O lixiviado está associado ao carvão armazenado e aos resíduos da mineração de minério de metal e outros processos de extração de rocha, especialmente aqueles em que materiais contendo sulfeto são expostos ao ar, produzindo ácido sulfúrico , frequentemente com concentrações elevadas de metal.

No contexto da engenharia civil (mais especificamente projeto de concreto armado), lixiviado se refere ao efluente da lavagem do pavimento (que pode incluir o derretimento de neve e gelo com sal) que permeia através da pasta de cimento na superfície da armadura de aço, assim catalisando sua oxidação e degradação . Os lixiviados podem ser de natureza genotóxica .

Um possível risco para o ambiente aquático devido à ocorrência de micropoluentes orgânicos em lixiviados de aterros sanitários brutos ou tratados também foi relatado em estudos recentes.

Referências