ÍNDICE 1.
GENERACIÓN DE LIXIVIADOS EN LA INSTALACIÓN DE GESTIÓN INTEGRAL DE RESIDUOS ............. 1 1.1.
INTRODUCCIÓN ....................................................................................................................... 1
1.2.
BALANCE HÍDRICO ................................................................................................................... 1
1.2.1.
Cantidad de agua que entra en el relleno procedente de la precipitación......................... 2
1.2.2.
Datos generales para el cálculo de la producción de lixiviados .......................................... 2
1.2.3.
Producción de gas ............................................................................................................... 2
1.2.4.
Elementos del balance hídrico (calculados por m 2 de área) ............................................... 3
1.2.5.
Balance hídrico (calculado por m2 de área) ........................................................................ 3
1.2.6.
Producción total de lixiviados ............................................................................................. 4
1.3.
PRODUCCIÓN DE LIXIVIADOS EN LA ELABORACIÓN DE COMPOST ........................................ 4
1.4. PRODUCCIÓN TOTAL DE LIXIVIADOS EN LA INSTALACIÓN DE GESTIÓN INTEGRAL DE RESIDUOS ............................................................................................................................................ 5 2.
DIMENSIONAMIENTO DE LA RED DE DRENAJE DEL RELLENO SANITARIO ...................................... 6
3.
DIMENSIONAMIENTO DEL ESTANQUE DE EVAPORACIÓN DE LIXIVIADOS ..................................... 7
ANEXO XX. PRODUCCIÓN DE LIXIVIADOS
1. GENERACIÓN DE LIXIVIADOS EN LA INSTALACIÓN DE GESTIÓN INTEGRAL DE RESIDUOS 1.1.
INTRODUCCIÓN
El total de los lixiviados a considerar en la instalación de gestión de residuos es la suma de los lixiviados generados en el relleno sanitario más los generados en la elaboración de compost a partir de restos orgánicos La cantidad de lixiviados que pueden generarse en un relleno sanitario se puede estimar mediante un balance hídrico que incluya el recuento de todos los flujos de líquidos que ingresan y salen del relleno sanitario y del líquido almacenado dentro del sistema. Los flujos más significativos que ingresan en el relleno son la precipitación y el agua contenida en los residuos que ingresan en el relleno y en el material de cobertura. Las salidas más importantes son los lixiviados, la evaporación y la pérdida de agua en la formación de gas. Como primera aproximación, en zonas desérticas, la cantidad de agua producida durante la descomposición de la materia orgánica y el agua perdida por evaporación pueden ser significativas en el balance hídrico. En un desierto, a largo plazo, la tasa de lixiviados producida es igual a la tasa de filtración de la precipitación y cuando esta es nula, la formación de lixiviados tiende a cero, es decir, es muy pequeña y se debe solo a la descomposición de la materia orgánica. 1.2.
BALANCE HÍDRICO
Se ha estimado la cantidad de lixiviados producidos mediante el cálculo del balance hídrico, considerando los siguientes componentes: ∆H=ARS+AC+AP-Afg-Aevap-Alixiv
donde: ΔH: cambio en la cantidad de humedad almacenada en el relleno sanitario
ARS: agua contenida en los residuos sólidos que ingresan en el relleno AC: agua contenida en el material de cobertura AP: agua procedente de la precipitación Afg: agua utilizada en la formación de gases Aevap: agua perdida por evaporación Alixiv: agua que sale como lixiviado Se formarán lixiviados cuando la humedad disponible (agua presente en el relleno) supere la capacidad de campo del relleno.
1
A continuación se presentan los resultados obtenidos para el relleno sanitario de Atulcha. 1.2.1. Cantidad de agua que entra en el relleno procedente de la precipitación Para el cálculo se han tenido en cuenta los datos de la serie pluviométrica histórica y la evapotranspiración potencial (Penman) de la estación meteorológica de Colcha K correspondientes al periodo 1979-2010 (SENAMHI). Además, se considera una escorrentía del 30% sobre la precipitación total. Mes
Precipitación media
ETP
Escorrentía
Δhumedad
Déficit de
(mm)
(mm)
(mm)
Humedad en material
(mm)
Infiltración potencial ( mm )
cobertura ( mm ) Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre
104.7 50.7 20.8 2.3 0.2 0.3 1.4 1.2 0.3 0.7 2.6 17
130 127 119 105 78 66 53 92 112 142 163 155
Total
202.2
1,342
31.41 15.21 6.24 0.69 0.06 0.09 0.42 0.36 0.09 0.21 0.78 5.1
-56.71 -91.51 -104.44 -103.39 -77.86 -65.79 -52.02 -91.16 -111.79 -141.51 -161.18 -143.1
-56.71 -148.22 -252.66 -356.05 -433.91 -499.70 -551.72 -642.88 -754.67 -896.18 -1,057.36 -1,200.46
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
La ETP es muy superior a la precipitación neta por lo que la infiltración de agua de lluvia en el relleno es nula, es decir, la precipitación no genera lixiviados. 1.2.2. Datos generales para el cálculo de la producción de lixiviados Los datos de partida para el cálculo del balance hídrico son: Densidad de los residuos (kg/m 3):
450
Porcentaje humedad de los residuos (%):
30
Número de capas del relleno:
1
Altura de la capa (m):
3
Relación suelo/residuo (%):
20
Densidad material cobertura (kg/m3): 1,700 Cantidad de agua de lluvia que entra por la cubierta del relleno (mm/año):
2
0
1.2.3. Producción de gas Se han utilizado los siguientes datos de producción de gas para estimar la cantidad total de gas producido por kg de residuos totales colocados en el relleno, así como el agua consumida en la formación de gas, el vapor de agua contenido en el gas del relleno y el peso específico del gas (Tchobenoglous, 1994). Producción de gas (m3/kg residuos) Final del año
Rápidamente degradables
Lentamente degradables
Total
1
0
0
0
2
0.059
0
0.059
3
0.103
0.001
0.104
4
0.073
0.002
0.076
5
0.044
0.003
0.047
6
0.015
0.004
0.019
7
0
0.005
0.005
8
0
0.004
0.004
Agua consumida en la formación de gas (kg/m 3):
0.16
Agua contenida como vapor de agua en el gas (kg/m 3): 0.016 Peso específico del gas (kg/m 3) :
1.339
1.2.4. Elementos del balance hídrico (calculados por m 2 de área) Peso del material de cobertura (kg):
1,020
Peso inicial de los residuos sólidos (kg):
1,080
Peso total del material de cobertura y residuos sólidos (kg):
2,100
Peso seco inicial de los residuos sólidos (kg):
756
Contenido en humedad inicial de los residuos sólidos (kg):
324
Peso de la lluvia que entra en el relleno (kg):
0
Peso total inicial de la capa (kg): 1.2.5. Balance hídrico (calculado por m 2 de área)
2,100
Se ha calculado el balance hídrico unitario para una duración total de nueve años, en función de la duración de la degradación de restos orgánicos en biogás. Los resultados obtenidos por m 2 de celda ocupada son:
3
Gas producido en el año (m 3):
0.00
63.72
112.32
82.08
50.76
20.52
5.40
4.32
0.00
Peso del gas producido (kg)
0.00
85.32
150.40
109.91
67.97
27.48
7.23
5.78
0.00
Peso del agua consumida en la producción de gas (kg)
0.00
10.20
17.97
13.13
8.12
3.28
0.86
0.69
0.00
Peso del vapor de agua presente en el gas (kg)
0.00
1.02
1.80
1.31
0.81
0.33
0.09
0.07
0.00
Peso del agua en los residuos sólidos (kg)
324.0
222.2
198.6
189.5
186.7
184.9
Peso seco de los residuos sólidos restantes (kg)
756.0
312.8
293.0
263.3
391.8
367.6
361.3
356.2
356.2
680.9
548.4
451.7
1,006.8
930.7
867.5
0.5001 340.5
0.5064 277.7
0.5117 231.1
0.0
15.3
32.1
312.8
277.7
231.1
2,013.7
1,846.2
1,702.8
Peso medio sobre los residuos (kg) Capacidad de campo de los residuos Cantidad de agua que pueden retener los r esiduos sólidos (kg) Lixiviado producido (kg) Cantidad de agua restante al final del año (kg) Peso total de la capa al final del año (kg)
BALANCE HÍDRICO
4
1,050.0 0.4966 375.4 0.0 324.0 2,100.0
AÑO 1
AÑO 2
AÑO 3
AÑO 4
817.0
793.1
785.4
781.4
780.5
0.5161 202.2
0.5181 190.5
0.5188 187.4
0.5192 184.9
0.5193 184.9
20.0
8.1
2.1
1.8
202.2
190.5
187.4
184.9
1,614.0
1,578.1
1,568.7
1,561.1
AÑO 5
AÑO 6
AÑO 7
AÑO 8
0.0 184.9 1,561.1
AÑO 9
1.2.6. Producción total de lixiviados Multiplicando las producciones unitarias calculadas anteriormente por el área ocupada cada año, resulta:
Producción por año de operación (kg) Año
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Total lixiv. relleno ( kg/año )
1
0.0
2
0.0
0.0
3
265.0
0.0
0.0
4
556.6
272.5
0.0
0.0
5
346.1
572.4
280.4
0.0
0.0
6
140.4
355.9
588.9
288.6
0.0
0.0
7
36.4
144.3
366.2
606.2
297.2
0.0
0.0
8
30.4
37.5
148.5
376.9
624.2
306.2
0.0
0.0
9
0.0
31.3
38.5
152.9
388.1
643.2
315.7
0.0
0.0
0.0
32.2
39.7
157.4
399.9
663.0
325.6
0.0
0.0
0.0
33.1
40.8
162.2
412.2
683.9
333.0
0.0
0.0
0.0
34.1
42.1
167.2
425.2
699.3
340.5
0.0
0.0
0.0
35.2
43.4
172.5
434.8
715.0
348.1
0.0
0.0
0.0
36.2
44.8
176.3
444.6
731.2
356.0
0.0
0.0
0.0
37.4
45.8
180.3
454.6
747.7
364.1
0.0
0.0
0.0
38.2
46.8
184.4
464.9
764.6
72.3
0.0
0.0
0.0
39.1
47.8
188.5
475.4
81.9
380.8
0.0
0.0
0.0
40.0
48.9
192.8
86.2
799.7
389.4
0.0
0.0
0.0
40.9
50.0
197.2
497.2
817.8
398.2
0.0
0.0
0.0
41.8
51.2
201.6
508.5
836.4
407.3
0.0
0.0
2,046.8
0.0
42.7
52.3
206.2
520.0
855.4
416.6
0.0
2,093.4
0.0
43.7
53.5
210.9
531.9
874.9
426.1
2,141.0
0.0
44.7
54.7
215.7
544.0
894.9
1,754.0
0.0
45.7
56.0
220.6
556.4
878.7
0.0
46.8
57.3
225.7
329.7
0.0
47.8
58.6
106.4
0.0
48.9
48.9
0.0
0.0
10 11 12 13 14 15 16 17
0.0 0.0 265.0 829.2 1,198.9 1,373.8 1,450.3 1,523.8
18 19
1,569.7 1,617.8
20
1,665.3
21 22 23
1,708.4 1,749.0 1,789.1
24 25 26 27 28
1.3.
1,829.8 1,871.2 1,913.6 1,956.9 2,001.4
PRODUCCIÓN DE LIXIVIADOS EN LA ELABORACIÓN DE COMPOST
Considerando una producción de lixiviados de 25 kg por tonelada de restos orgánicos a compostar y la cantidad de restos orgánicos a compostar generados cada año, se han obtenido la siguiente producción anual: Año
Total lixiv. compost ( kg/año )
5
1
89.7
2
93.0
3
96.5
4
100.2
5
104.0
6
108.2
7
112.6
8
117.2
9
120.1
10
123.1
11
126.1
12
129.2
13
132.4
14
135.7
15
139.1
16
142.5 17
146.1 18 149.7
19
153.5
20
157.3
1.4. PRODUCCIÓN TOTAL DE LIXIVIADOS EN LA INSTALACIÓN DE GESTIÓN INTEGRAL DE RESIDUOS Sumando la producción de lixiviados en el relleno sanitario con la generada en la planta de compostaje, se ha obtenido la producción anual de lixiviados: Año
Total lixiv. relleno (kg/año)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
6
0.0 0.0 265.0 829.2 1,198.9 1,373.8 1,450.3 1,523.8 1,569.7 1,617.8 1,665.3 1,708.4 1,749.0 1,789.1 1,829.8 1,871.2 1,913.6 1,956.9
Total lixiv. compost (kg/año) 89.7 93.0 96.5 100.2 104.0 108.2 112.6 117.2 120.1 123.1 126.1 129.2 132.4 135.7 139.1 142.5 146.1 149.7
Total lixiviados (m3/año) 0.1 0.1 0.4 0.9 1.3 1.5 1.6 1.6 1.7 1.7 1.8 1.8 1.9 1.9 2.0 2.0 2.1 2.1
19 20 21
2,001.4 2,046.8 2,093.4
153.5 157.3
2.2 2.2 2.1
22
2,141.0
2.1
23
1,754.0
1.8
24
878.7
0.9
25
329.7
0.3
26
106.4
0.1
27
48.9
0.0
28
0.0
0.0
Como puede verse, en el año de máxima producción se generan 2,204 kg de lixiviados, es decir, un volumen de 2.2 m3/año, unos 6 litros/día. Esta cantidad no supone ninguna exigencia para la capacidad del sistema de drenes previsto ni para el dimensionamiento del estanque de evaporación. 2. DIMENSIONAMIENTO DE LA RED DE DRENAJE DEL RELLENO SANITARIO La configuración de la red de drenaje de fondo del relleno sanitario es una red en forma de espina de pescado, con un dren longitudinal central y drenes transversales. La justificación de su dimensionamiento se basa en determinar la capacidad hidráulica mínima del dren considerado, que será mayor al caudal máximo de lixiviados generado. La generación anual máxima de lixiviados durante la vida útil del relleno sanitario es de 6 litros/día. Dado que el área del relleno (para las características geométricas adoptadas) será de 785 m 2, esto supone una generación máxima de 15 l/d / 86,400 s/día / 0.0785 ha = 0,0009 l/s.ha. Drenes transversales Teniendo en cuenta la disposición de la red de drenaje planteada, en el caso más desfavorable el área máxima a drenar por un dren es de 400 m 2 y a esta área le corresponde un caudal de lixiviados de 0.0009 x 0.040 = 0.000036 l/s. Si tomamos como dren transversal una tubería de PVC perforada de pared lisa de diámetro 100 mm, con una pendiente mínima del 1%, su capacidad hidráulica según Manning-Strickler, para un coeficiente mínimo de 65 y un tirante máximo del 80% del diámetro, es de 4.27 l/s, muy superior al caudal a transportar. Drenes longitudinales Considerando un único dren longitudinal central en el relleno, el caudal máximo a transportar será 0.0009 x 0.0785 = 0.00007 l/s. Para una tubería de diámetro 100 mm, con una pendiente del 1%, su capacidad hidráulica es muy superior al caudal a transportar. Tubería de conexión con el estanque de evaporación de lixiviados Considerando un caudal máximo a transportar de 0.00007 l/s, la tubería de diámetro mínimo (100 mm) y pendiente 1%, puede transportar hasta 7.2 l/s (para coeficiente Manning 111), caudal muy superior al máximo a transportar.
7
Por ello, se adoptan los diámetros mínimos en la red de drenaje diseñada. 3. DIMENSIONAMIENTO DEL ESTANQUE DE EVAPORACIÓN DE LIXIVIADOS Para calcular las dimensiones del estanque de evaporación se establecen dos condiciones: el volumen del estanque será tal que el balance anual del volumen de lixiviado que entra (lixiviado máximo generado) menos el que sale (lixiviado evaporado) sea cero y, en el mes más desfavorable, sus dimensiones serán tales que la altura de lixiviado en el estanque en ese mes no superará los 30 cm. Mes
Q lix 3
(m /mes)
ETP (mm/mes)
Longitud
Anchura h Q lix (mm/mes)
tanque
(m)
(m) Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre
0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18
130 127 119 105 78 66 53 92 112 142 163 155
tanque (mm)
2
1
Altura lix. en tanque (<300 mm )
91.83 91.83 91.83 91.83 91.83 91.83 91.83 91.83 91.83 91.83 91.83 91.83
-38.17 -35.17 -27.17 -13.17 13.83 25.83 38.83 -0.17 -20.17 -50.17 -71.17 -63.17
0.00 0.00 0.00 0.00 13.83 39.67 78.50 78.33 58.17 8.00 0.00 0.00
Según esto, para las condiciones de Atulcha, teniendo en cuenta que no hay infiltración por precipitación en el relleno, las dimensiones serán de 2.0 x 1.0 m 2 de superficie y una profundidad útil de 30 cm más 20 cm de resguardo y taludes laterales 1H:1V, lo que supone una capacidad total de 1.25 m3. El estanque estará impermeabilizado mediante una geomembrana de PEHD que se colocará directamente sobre la capa mineral. El material de soporte de la geomembrana impermeable de polietileno deberá tener granulometría uniforme y ausencia de áridos de tamaño grande que puedan causar punzonamiento. El anclaje de las láminas de polietileno en la coronación de las paredes laterales se realizará mediante la excavación de una zanja de sección 0.3x0.3 m ubicada tras una franja de coronación de 0.5 m, en cuyo fondo se alojará la lámina y se rellenará con la tierra de la excavación compactada.
8
